一种InGaN基黄色发光二极管结构制造技术

本发明专利技术公开了一种InGaN基黄色发光二极管结构，它包括衬底，在衬底上由下至上依次生长有缓冲层、n型层、准备层、黄光多量子阱层和p型层，其特征在于：准备层和黄光多量子阱层位置包含有一定数量和大小的倒六角锥结构，准备层是In组分较高的In

Yellow light emitting diode structure based on InGaN

The invention discloses a InGaN based yellow light emitting diode structure comprises a substrate, on the substrate followed from the growth of the buffer layer, n layer, preparation, yellow light quantum well layer and p layer, which is characterized in that the preparation of yellow light layer and multi quantum well layer contains the inverted position six a certain number of pyramidal structure and size of the prepared In component layer is higher In

【技术实现步骤摘要】
一种InGaN基黄色发光二极管结构
本专利技术涉及半导体照明
，尤其是涉及一种InGaN基黄色发光二极管结构。
技术介绍
发光二极管(LED)以其节能环保、可靠性高等显著特点得到人们广泛的关注和研究。在能源危机和环境危机日益加重的今天，众多国家和地区将LED照明技术列为国家发展战略。经过二十多年的研究和努力，LED外延生长技术、LED芯片制造技术以及LED封装技术均得到长足进步，使得LED被广泛用于显示屏、指示灯、景观照明、汽车灯、通用照明等很多领域。目前，照明用白光LED通常采用“蓝光LED+荧光粉”的方式制成，这种形式的白光LED存在以下缺点：1、显色指数、色温和发光效率之间难以协调；2、荧光粉有限的转换效率损失了部分LED的发光效率。为此，人们提出了采用多色LED合成白光的技术方案，如将“红+黄+绿+青+蓝”五基色LED芯片封装在一起制成白光LED。这种白光LED将可望获得低色温、高显色指数、高光效的白光光源。然而，目前蓝光、红光以及青光都具有较高的电光转换效率，而绿光和黄光的电光转换效率不高，尤其是黄光。因此，用现有的五基色LED合成白光可以获得高显色指数、低色温的白光，但光效不高。InGaN和AlGaInP材料体系均可以获得黄光LED，AlGaInP材料体系随着波长从红光转变为黄光，能带由直接带隙转变为间接带隙，发光效率大幅下降，从物理上存在提升黄光光效的瓶颈。而InGaN材料体系则没有物理瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可使黄光多量子阱层所受的张应力得到显著弛豫、从而提升黄光内量子效率、获得高光效的InGaN基黄色发光二极管结构。本专利技术的目的是这样实现的：一种InGaN基黄色发光二极管结构，包括衬底，在衬底上设有缓冲层，在缓冲层上依次设有n型层、准备层、黄光多量子阱层和p型层，特征是：在准备层和黄光多量子阱层的中间设有向上开口的倒六角锥结构；所述准备层为InxGa(1-x)N单层结构，其中0.03≤x≤0.15，InxGa(1-x)N层的厚度为hx，50nm≤hx≤200nm；黄光多量子阱层为InzGa(1-z)N/InwGa(1-w)N周期结构，其中0.2≤z≤0.4，0≤w≤0.15；黄光多量子阱层的周期数为m，InzGa(1-z)N层的厚度为hz，InwGa(1-w)N层的厚度为hw，其中3≤m≤10，2nm≤hz≤3nm，7nm≤hw≤20nm。位于准备层和黄光多量子阱层位置的倒六角锥结构在生长平面上分布密度为ρ，至黄光多量子阱层顶时倒六角锥结构与生长平面相交成正六边形，正六边形边长为L，其中1×108cm-2≤ρ≤1×1010cm-2，50nm≤L≤200nm。生长平面为GaN材料体系的(0001)面，倒六角锥结构的六个锥面为GaN材料体系{10–11}面族的六个面。至黄光多量子阱层生长结束时，倒六角锥结构表现为倒六角锥形的空洞(如图2所示)，在生长p型层的过程中上述空洞被填平。衬底为硅衬底(Si)、蓝宝石衬底(Al2O3)、碳化硅衬底(SiC)或氮化镓衬底(GaN)等单晶材料中的一种。本专利技术的特点在于：在生长黄光多量子阱层501之前，先生长一层平均In组分较高且较厚的InxGa(1-x)N单层结构准备层401，从而显著弛豫了黄光多量子阱层501所受的张应力，获得高质量的黄光多量子阱发光层；同时在准备层401以及黄光多量子阱层501区域引入倒六角锥结构701，可大幅提升p型载流子(空穴)的注入效率，进一步提升黄色发光二极管的内量子效率。附图说明图1为本专利技术InGaN基黄色发光二极管的剖面图；图2为本专利技术InGaN基黄色发光二极管结构生长至黄光多量子阱层结束时的立体结构；图3为本专利技术InGaN基黄色发光二极管结构生长至黄光多量子阱层结束时的俯视图；图4为本专利技术InGaN基黄色发光二极管结构生长至黄光多量子阱层结束时的剖面图；其中，101—衬底，201—缓冲层，301—n型层，401—准备层，501—黄光多量子阱层，601—p型层，701—倒六角锥结构。具体实施方式下面结合实施例并对照附图1对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1：如图1所示，一种InGaN基黄色发光二极管结构，衬底101采用硅(Si)衬底，缓冲层201为AlN,n型层为掺Si浓度2×1018-5×1018cm-3的GaN；准备层401为In0.1Ga0.9N/GaN叠层结构，叠层周期为20，In0.1Ga0.9N层厚5nm，GaN层厚1nm；黄光多量子阱层501为5个周期的In0.28Ga0.72N/GaN周期结构，其中In0.28Ga0.72N阱厚2.7nm，GaN垒厚13nm；p型层601为掺Mg浓度1×1020cm-3的GaN。如图2，3，4所示，倒六角锥结构701的密度为5×108cm-2-1×109cm-2，至黄光多量子阱层501顶时倒六角锥结构701与生长平面相交成正六边形，正六边形边长为100-150nm。实施例2：如图1所示，一种InGaN基黄色发光二极管结构，衬底101采用蓝宝石(Al2O3)衬底，缓冲层201为低温GaN,n型层为掺Si浓度5×1018-1×1019cm-3的GaN；准备层401为In0.05Ga0.95N/In0.02Ga0.98N叠层结构，叠层周期为30，In0.05Ga0.95N层厚60nm，In0.02Ga0.98N层厚15nm；黄光多量子阱层501为10个周期的In0.3Ga0.7N/GaN周期结构，其中In0.3Ga0.7N阱厚2.5nm，GaN垒厚15nm；p型层601为掺Mg浓度5×1019cm-3的GaN。如图2，3，4所示，倒六角锥结构701的密度为2×108cm-2-5×108cm-2，至黄光多量子阱层501顶时倒六角锥结构701与生长平面相交成正六边形，正六边形边长为150-200nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种InGaN基黄色发光二极管结构，包括衬底，在衬底上设有缓冲层，在缓冲层上依次设有n型层、准备层、黄光多量子阱层和p型层，特征是：在准备层和黄光多量子阱层的中间设有向上开口的倒六角锥结构；所述准备层是In

【技术特征摘要】
1.一种InGaN基黄色发光二极管结构，包括衬底，在衬底上设有缓冲层，在缓冲层上依次设有n型层、准备层、黄光多量子阱层和p型层，特征是：在准备层和黄光多量子阱层的中间设有向上开口的倒六角锥结构；所述准备层是InxGa(1-x)N单层结构，其中0.03≤x≤0.15，InxGa(1-x)N层的厚度为hx，50nm≤hx≤200nm；黄光多量子阱层为InzGa(1-z)N/InwGa(1-w)N周期结构，其中0.2≤z≤0.4，0≤w≤0.15；黄光多量子阱层的周期数为m，InzGa(1-z)N层的厚度为hz，InwGa(1-w)N层的厚度为hw，其中3≤m≤10，2nm≤hz≤3nm，7nm≤hw≤20nm。2.根据权利要求1所述的InGaN基黄色发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建立，徐龙权，丁杰，莫春兰，王小兰，刘军林，江风益，
申请(专利权)人：南昌大学，南昌黄绿照明有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36