[发明专利]一种发光二极管及制备方法

说明书

本发明提供了一种发光二极管及制备方法，发光二极管包括衬底，以及依次沉积在衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱层、第一P型氢原子调控层、电子阻挡层、第二P型氢原子调控层和P型接触层；其中，第一P型氢原子调控层和第二P型氢原子调控层均为氢掺杂P型氮化物层，第一P型氢原子调控层的氢掺杂浓度大于第二P型氢原子调控层的氢掺杂浓度。本发明在电子阻挡层前后分别插入第一P型氢原子调控层和第二P型氢原子调控层，有效的提高了电子与空穴的复合，提高LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种发光二极管及制备方法。

背景技术

InGaN系合金的生成使得InGaN/GaN双质结LED，InGaN单量子阱，InGaN多量子阱等相继开发成功。InGaN系列高亮度纯绿茶色、高亮度蓝色己制作出来，今后，与AlGaP、AlGaAs系红色组合形成高亮度全色显示就可实现。这样三原色混成的白色光光源也打开新的应用领域，将会逐渐替代日光灯和电灯泡，进入以高可靠、长寿命LED为特征的新的照明时代，将成为主导产品。GaN材料生长面临的困难之一制备高晶体质量高空穴浓度的P型GaN接触层材料。

目前，制备P型GaN材料的主要方式是通过在GaN材料中重掺Mg得到，然而实践中发现，重掺Mg后，Mg的钝化现象严重，GaN仍然是半绝缘的，电阻率较高，使得 P型GaN空穴浓度较低，LED的发光效率下降。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种发光二极管及制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明第一方面提供一种发光二极管，包括衬底，以及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱层、第一P型氢原子调控层、电子阻挡层、第二P型氢原子调控层和P型接触层；

其中，所述第一P型氢原子调控层和所述第二P型氢原子调控层均为氢掺杂P型氮化物层，所述第一P型氢原子调控层的氢掺杂浓度大于所述第二P型氢原子调控层的氢掺杂浓度。

本发明的有益效果是：本发明提供一种发光二极管，沿外延层的生长方向，在生长完多量子阱层后，依次生长第一P型氢原子调控层、电子阻挡层、第二P型氢原子调控层，第一P型氢原子调控层和第二P型氢原子调控层均为氢掺杂P型氮化物层，高浓度氢掺杂的第一P型氢原子调控层中氢元素与P型掺杂元素形成络合物，例如，P型掺杂元素为Mg元素，形成Mg-H络合物，通过退火等处理可以打断Mg-H络合物之间的化学键，形成活化Mg和间隙离子H+，第一P型氢原子调控层中存在大量的电子空穴对，这些电子、空穴及其激子倾向于在Mg-H络合物处聚集，电子中和了间隙离子H+，产生中性的H原子，其中一部分中性H原子扩散到GaN 薄膜表面，与其它中性H 原子结合成H₂，逃逸出去，从而留下了大量被激活的受主，使得空穴浓度大大提高，产生足够的空穴流入到量子阱层与电子复合，提高LED的发光效率。进一步的，低浓度氢掺杂的第一P型氢原子调控层，退火处理后活化Mg的浓度较低，晶体质量较好，使电流在其表面均匀的扩散，减少LED的漏电，提高LED的抗静电能力。

优选地，所述氢掺杂P型氮化物层由氢掺杂P型氮化镓、氢掺杂P型铝镓氮、氢掺杂P型铝铟镓氮、氢掺杂P型铝氮、氢掺杂P型铟氮中的一种或者多种组合构成。

优选地，所述第一P型氢原子调控层的厚度为1nm ~100nm，所述第二P型氢原子调控层的厚度为1nm ~200nm。

优选地，所述第一P型氢原子调控层氢掺杂的浓度为1E+19 atoms/cm³~1E+20atoms/cm³，所述第二P型氢原子调控层氢掺杂的浓度为1E+18 atoms/cm³~1E+19 atoms/cm³。

优选地，所述氢掺杂P型氮化物层中P型掺杂元素为Mg、Be、Zn中的一种或者多种。