[发明专利]一种减小量子阱中俄歇复合率的LED外延结构

摘要

本发明一种减小量子阱中俄歇复合率的LED外延结构，涉及至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件，该结构包括衬底、半导体材料缓冲层、N‑型半导体材料、多量子阱层、P‑型电子阻挡层和P‑型半导体材料传输层；所述多量子阱层的材质为Al_x1In_y1Ga_1‑x1‑y1N/Al_x2In_y2Ga_1‑x2‑y2N，通过量子阱Al_x1In_y1Ga_1‑x1‑y1N中组份渐变的结构来实现量子阱的平带结构，以达降低量子阱区的载流子局域密度，减小俄歇复合率，提高器件的内量子效率和改善效率衰减效应，克服了现有技术存在的量子阱中极化电荷引起量子阱能带倾斜和俄偈复合严重的缺陷。

主权项

一种减小量子阱中俄歇复合率的LED外延结构，其特征在于：该结构由下到上依次排列包括：衬底、半导体材料缓冲层、N‑型半导体材料、多量子阱层、P‑型电子阻挡层和P‑型半导体材料传输层；所述多量子阱层的材质为Al_x1In_y1Ga_1‑x1‑y1N/Al_x2In_y2Ga_1‑x2‑y2N，式中，x1在0≤x1≤1范围内逐渐减少或逐渐增加、y1在0≤y1≤1范围内逐渐增加或逐渐减少,0≤1‑x1‑y1，0≤x2≤1,0≤y2≤1,0≤1‑x2‑y2，其中量子垒Al_x2In_y2Ga_1‑x2‑y2N的厚度为3～50nm，量子阱Al_x1In_y1Ga_1‑x1‑y1N的厚度为1～20nm，当外延生长为[001]方向时，其阱的禁带宽度随着阱宽逐渐减小而使阱的价带是平带结构或者其阱的禁带宽度随着阱宽逐渐增加而使阱的导带是平带结构；当外延生长为[00‑1]方向时，其阱的禁带宽度随着阱宽逐渐减小而使阱的导带是平带结构或者使阱的禁带宽度随着阱宽逐渐增加而使阱的价带是平带结构；上述一种减小量子阱中俄歇复合率的LED外延结构，所述当外延生长为[001]方向时，其阱的禁带宽度随着阱宽逐渐减小而使阱的价带是平带结构或者其阱的禁带宽度随着阱宽逐渐增加而使阱的导带是平带结构；当外延生长为[00‑1]方向时，其阱的禁带宽度随着阱宽逐渐减小而使阱的导带是平带结构或者使阱的禁带宽度随着阱宽逐渐增加而使阱的价带是平带结构，其具体实施方法采用如下工艺中的任意一种：第一种，在外延过程中，将外延生长方向沿着[001]方向，保持Ga源和Al源的流量不变，线性增加In源的流量，即使量子阱结构的y₁逐渐增加，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围为0～1，或者保持Ga源和In源的流量不变，线性减少Al源的流量，即使量子阱结构的x₁逐渐减少，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围0～1，使阱的禁带宽度随着阱宽逐渐减小而使阱的价带是平带结构；第二种，在外延过程中，将外延生长方向沿着[001]方向，保持Ga源和Al源的流量不变，线性减少In源的流量，即使量子阱结构的y₁逐渐减少，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围为0～1，或者保持Ga源和In源的流量不变，线性增加Al源的流量，即使量子阱结构的x₁逐渐增加，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围为0～1，使阱的禁带宽度随着阱宽逐渐增加而使阱的导带是平带结构；第三种，在外延过程中，将外延生长方向沿着[00‑1]方向，保持Ga源和Al源的流量不变，线性增加In源的流量，即使量子阱结构Al_x1In_y1Ga_1‑x1‑y1N的y₁逐渐增加，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围为0～1，或者保持Ga源和In源的流量不变，线性减少Al源的流量，即使量子阱结构的x₁逐渐减少，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围0～1，使阱的禁带宽度随着阱宽逐渐减小而使阱的导带是平带结构；第四种，在外延过程中，将外延生长方向沿着[00‑1]方向，保持Ga源和Al源的流量不变，线性减少In源的流量，即使量子阱结构的y₁逐渐减少，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围为0～1，或者保持Ga源和In源的流量不变，线性增加Al源的流量，即使量子阱结构的x₁逐渐增加，x₁的变化范围为0～1，y₁的变化范围为0～1，使阱的禁带宽度随着阱宽逐渐增加而使阱的价带是平带结构。