[发明专利]外延结构及其制作方法、LED器件

说明书

本申请涉及一种外延结构及其制作方法、LED器件，外延结构包括沿生长方向依次层叠设置的N型半导体层、MQW有源层和P型半导体层；MQW有源层包括沿生长方向依次层叠的前MQW有源层和后MQW有源层；前MQW有源层包括至少两组交替层叠设置的第一量子垒层和第一量子阱层；后MQW有源层包括至少两组交替层叠设置的第二量子垒层和第二量子阱层；其中，每一层第二量子阱层中的Al组分的含量沿生长方向逐渐增加，每一层第二量子阱层中的Ga组分的含量沿生长方向逐渐减少，可增加电子在阱中停留时间，从而阻挡电子从后MQW有源层中溢出，提高电子与空穴的复合几率，进而提高发光二极管的发光效率，进而提高发光亮度。

技术领域

本申请涉及半导体制程技术领域，尤其涉及一种外延结构及其制作方法、LED器件。

背景技术

如今，高亮度AlGaInP红光发光二极管的应用广泛，它是通过半导体材料中导带电子和价带空穴的辐射复合产生光子，将电能直接转化为光能的电子元器件。与传统光源相比，其具有高效、节能、环保和长寿等优点，在节能减排、绿色发展中发挥了重要作用，被公认为二十一世纪新一代绿色照明光源。

在AlGaInP红光发光二极管中，电子的有效质量比空穴小，但电子的迁移率比空穴大，进而没有被限制在有源区的电子会在有源区之外发生复合发光，产生其他波段光源，进而减少有源区内载流子数目，降低有源区电子与空穴的复合几率，影响发光二极管的内量子效率，进而影响发光亮度。

因此，如何提高电子和空穴在有源区的复合几率，提高发光亮度是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种外延结构及其制作方法、LED器件，旨在解决如何提高电子和空穴在有源区的复合几率，提高发光亮度的问题。

一种外延结构，沿生长方向依次层叠设置的N型半导体层、MQW有源层和P型半导体层；所述MQW有源层包括沿生长方向依次层叠的前MQW有源层和后MQW有源层；所述前MQW有源层包括至少两组交替层叠设置的第一量子垒层和第一量子阱层；所述后MQW有源层包括至少两组交替层叠设置的第二量子垒层和第二量子阱层；其中，每一层所述第二量子阱层中的Al组分的含量沿生长方向逐渐增加，每一层所述第二量子阱层中的Ga组分的含量沿生长方向逐渐减少。

通过生长前MQW有源层和后MQW有源层，并设置后MQW有源层包括至少两组交替层叠设置的第二量子垒层和第二量子阱层；其中，每一层所述第二量子阱层中的Al组分的含量沿生长方向逐渐增加，每一层所述第二量子阱层中的Ga组分的含量沿生长方向逐渐减少，使得每一层第二量子阱层的势垒由低变高，可增加电子在阱中停留时间，从而阻挡电子从后MQW有源层中溢出，提高电子与空穴的复合几率，进而提高发光二极管的发光效率，进而提高发光亮度。

可选地，所述第二量子阱层为(Al_CGa_1-C)_0.5In_0.5P层；其中，C的值沿生长方向从0.1渐变为0.3。阱的势垒由低变高，可增加电子在阱中停留时间，从而阻挡电子从后MQW有源层中溢出，提高电子与空穴的复合几率，进而提高发光二极管的发光效率。

可选地，每一层所述第二量子垒层中的Al组分的含量沿生长方向逐渐减小，每一层所述第二量子垒层中的Ga组分的含量沿生长方向逐渐增加。垒的势垒由高变低，对快速移动的电子有阻挡作用，从而阻挡电子从后MQW有源层中溢出，提高电子与空穴的复合几率，进而提高发光二极管的发光效率。

可选地，所述第二量子垒层为(Al_DGa_1-D)_0.5In_0.5P层；其中，D的值沿生长方向从0.8渐变为0.6。垒的势垒由高变低，对快速移动的电子有阻挡作用，从而阻挡电子从后MQW有源层中溢出，提高电子与空穴的复合几率，进而提高发光二极管的发光效率。