[发明专利]一种具有新型复合电子阻挡层的发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有新型复合电子阻挡层的发光二极管及其制备方法，其电子阻挡层包括AlN单层和设置在AlN单层上的p型AlN/AlGaN/AlInGaN超晶体结构层，p型AlN/AlGaN/AlInGaN超晶体结构层为AlN子层、ALGaN子层、AlInGaN子层依次交替生长的结构层。本申请增加了复合电子阻挡层结构，通过AlN单层减小了电子阻挡层与多量子阱层及p型GaN层之间的晶格失配作用，并降低多量子阱层中的电子泄露；通过超晶体结构层并掺入Mg增强了电子阻挡效应，提高了空穴向多量子阱的注入率，增强了多量子阱中电子与空穴的复合效率，提高发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体照明领域，特别涉及一种具有新型复合电子阻挡层的发光二极管及其制备方法。

背景技术

由于发光二极管提升节能环保，可灵巧设计，长寿命等优势，近年来得到迅速发展。 尤其是III-V族氮化物的半导体LED技术在蓝光领域的成功，直接推动了LED照明进入千 家万户。现有技术的发光二极管芯片结构为：在图形化蓝宝石衬底上从下至上依次生长的缓冲层，uGaN层，掺Si的n型GaN层，应力释放层，多量子阱-MQW层，低温p型GaN层，p型InAlGaN电子阻挡层，高温p型GaN层。但其中p型InAlGaN电子阻挡层与盘型GaN层异质结之间晶格失配较大，导致pInAlGaN电子阻挡层的生长中穿透位错密度高，pInAlGaN电子阻挡层与pGaN层之间及较大的极化差会产生二维空穴气，二维空穴气增强了对载流子的纵向限制，降低了空穴向量子阱的注入率，进而增加量子阱层中的电子泄露。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有新型复合电子阻挡层的发光二极管及其制备方法，改进现有技术中p型电子阻挡层结构，减小p型电子阻挡层与pGaN层之间的晶格失配作用，降低量子阱中的电子泄露。

本发明通过以下技术方案实现：

一种具有新型复合电子阻挡层的发光二极管，包括从下至上依次分布的衬底，缓冲层，n型GaN层，应力释放层，多量子阱层，P型包层，电子阻挡层，高温p型GaN层，其特征在于：所述电子阻挡层包括单层和超晶格结构层，所述单层的带隙能级大于所述超晶格结构层的带隙能级。

进一步的：所述电子阻挡层包括AlN单层和设置在AlN单层上的p型AlN/AlGaN/AlInGaN超晶体结构层，p型AlN/AlGaN/AlInGaN超晶体结构层为AlN子层、ALGaN子层、AlInGaN子层）依次交替生长的结构层。

进一步的：所述AlN单层的厚度为10nm~20nm，AlN单层中Al组分的浓度为5×10¹²cm^-3~2×10¹⁵cm^-3。

进一步的：所述缓冲层和n型GaN层之间还设有非掺杂的GaN层，所述P型包层为低温pGaN层。

进一步的：p型AlN/AlGaN/AlInGaN超晶体结构层的厚度为15nm-25nm，AlN子层、ALGaN子层、AlInGaN子层的交替周期数为5~10次，ALN/AlGaN/AlInGaN每个子层的厚度在5nm-8.5nm之间；或者，在至少一个周期内，所述AlN子层的带隙能级大于所述AlGaN子层的带隙能级大于所述AlInGaN子层的带隙能级。

进一步的：ALN子层中Al组分浓度为AlN单层中Al组分浓度的30%-60%；和/或，AlGaN子层中Al组分浓度为ALN子层中Al组分浓度的三分之二，Al：Ga=1：3；和/或，AlInGaN子层中Al组分浓度为ALN子层中Al组分浓度的三分之一，Al：Ga：In=1:3:1。

进一步的：p型AlN/AlGaN/AlInGaN超晶体结构层中掺有浓度为2×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3的Mg组分。

本发明还提供一种具有新型复合电子阻挡层的发光二极管的制造方法：