[发明专利]p-NiO为盖层的GaN单芯片白光发光管及其制备方法

说明书

一种p‑NiO为盖层的GaN单芯片白光发光管及其制备方法，属于半导体发光器件及其制备技术领域。器件依次由衬底、GaN缓冲层、n型掺Si的GaN电子注入层、多量子阱有源发光层、p型掺Mg的Al_zGa_1‑zN电子限制层、p‑NiO盖层、上电极和下电极构成。有源发光层依次由蓝光Al_y1Ga_1‑y1N载流子限制层、蓝光多量子阱In_x1Ga_1‑x1N材料有源发光层、黄光Al_y2Ga_1‑y2N载流子限制层、黄光多量子阱In_x2Ga_1‑x2N材料有源发光层组成。本发明利用了p‑NiO高空穴浓度、带隙宽和折射率低的特点，使器件有良好的空穴注入及光和载流子限制，减少高温生长对有源发光层的影响，提高了器件性能。

技术领域

本发明属于半导体发光器件及其制备技术领域，具体涉及一种p-NiO为盖层的GaN材料系单芯片无荧光粉的白光发光管及其制备方法。

背景技术

目前用于照明的白光发光管(LED)大多数是GaN材料系蓝光发光管加上黄光荧光粉构成的。而这种蓝光激发黄色荧光粉的白光发光管存在荧光粉寿命短、色温高以及显色指数低等问题，同时荧光粉还存在响应慢和温度不稳定性问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述GaN材料系白光发光管这一困难，利用p-NiO的宽禁带、高空穴浓度、低折射率和生长温度低的特性，提供一种以p-NiO为盖层(光限制层暨空穴注入层)的GaN材料系单芯片无荧光粉的白光发光管及其制备方法。本发明制备的p-NiO盖层的空穴浓度可高达10¹⁸～10²⁰/cm³，电阻率非常低，仅2～4Ω·cm(见表1)，同时NiO的折射率和AlN相差无几，完全可以对InGaN材料有源发光层发射的光进行限制，以提升白光发光管的性能。

本发明的技术方案是：

本发明所设计的p-NiO为盖层(光限制层暨空穴注入层)的GaN单芯片白光发光管(见附图1和附图说明)，由下至上依次由衬底1、衬底1上面制备的GaN缓冲层8、GaN缓冲层8上制备的n型掺Si(Si的掺杂浓度范围为1×10¹⁸/cm³～9.9×10¹⁹/cm³)的GaN电子注入层2、GaN电子注入层2上面制备的相互分立的多量子阱有源发光层3和下电极7、有源发光层3上面制备的p型掺Mg(Mg的掺杂浓度范围为1×10¹⁷/cm³～5×10¹⁸/cm³)的Al_zGa_1-zN电子限制层4、Al_zGa_1-zN电子限制层4上制备的盖层(光限制层暨空穴注入层)5、盖层5上面制备的上电极6构成，其特征在于：衬底1是Al₂O₃或Si晶体片；盖层(光限制层暨空穴注入层)5是p-NiO，空穴浓度为1.0×10¹⁸/cm³～9.9×10²⁰/cm³；多量子阱有源发光层3由下至上依次由蓝光Al_y1Ga_1-y1N载流子限制层3-2、蓝光多量子阱In_x1Ga_1-x1N材料有源发光层3-1、黄光Al_y2Ga_1-y2N载流子限制层3-4、黄光多量子阱In_x2Ga_1-x2N材料有源发光层3-3四部分组成。