一种发光二极管制造技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管，其通过在P型氮化物层中引入Fe掺杂氮化物层，用Fe元素和Mg元素共同作为空穴提供原子；由于Fe掺杂氮化物层空穴生成速率较Mg掺杂氮化物层的空穴生成速率快，以此来弥补传统Mg掺杂P型氮化物层相对多量子阱结构层物理位置前后差异导致的空穴迁移差异，从而形成较高浓度和较为稳定的空穴载子流。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管
本专利技术属于半导体光电器件领域，尤其涉及一种P型氮化物层采用Mg、Fe共掺杂的发光二极管。
技术介绍
目前，发光二极管（Light-emittingdiodes，简称LED）以其高效率、长寿命、全固态、自发光和绿色环保等优点，已经被广泛应用于照明和显示两大领域，尤其当前白光照明领域的开发，使得市场对LED外延片及芯片的需求量骤增。目前，随着照明市场需求的日益提高，白光产品尤其是大电流白光照明产品的技术研发与提升变得尤为重要。目前发光二极管的结构主要包括衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、N型GaN层、发光层和低温P-GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层和P型接触层，其中P型杂质均为Mg，该结构存在以下问题：1.Mg掺杂效率低，导致需要较厚的Mg掺杂层PGaN产生要求数量的空穴，但较厚的盖层会导致LED有源层光效的损失；2.Mg活化率较低，且生成的空穴载子迁移率较慢(普遍认为是电子载子的1/10左右)，从而导致空穴较难和电子同时到达发光层的复合区域，大大降低有效复合效率，呈现较低的内量子效率和光效。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术首先提出一种发光二极管，包括一衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、N型氮化物层、多量子阱结构层和P型氮化物层，其特征在于：所述P型氮化物层至少包括一Mg掺杂氮化物层和一Fe掺杂氮化物层。优选的，所述P型氮化物层包括第一P型氮化物层、第二P型氮化物层，第一P型氮化物层或/和第二P型氮化物层至少包括Mg掺杂氮化物层和Fe掺杂氮化物层。优选的，所述第一P型氮化物层包括第一Mg掺杂氮化物层、第一FeN层和第一Fe掺杂氮化物层。优选的，所述第二P型氮化物层包括第二Mg掺杂氮化物层、第二FeN层和第二Fe掺杂氮化物层。优选的，所述第一P型氮化物层包括第一Mg掺杂氮化物层、第一FeN层和第一Fe掺杂氮化物层；所述第二P型氮化物层包括第二Mg掺杂氮化物层、第二FeN层和第二Fe掺杂氮化物层。优选的，所述多量子阱结构层与所述第一P型层之间设置有第一电子阻挡层。优选的，所述第一P型氮化物层与所述第二P型氮化物层之间设置有第二电子阻挡层。优选的，所述第二P型层上设置有一接触层。优选的，所述第一Mg掺杂氮化物层的厚度为100Å~300Å，Mg杂质浓度为1质1020~1×1021/cm3。优选的，所述第一Fe掺杂氮化物层的厚度为100Å~300Å，Fe杂质浓度为1×1020~1×1021/cm3。优选的，所述第二Mg掺杂氮化物层的厚度为50Å~200Å，Mg杂质浓度为1×1020~1×1021/cm3。优选的，所述第二Fe掺杂氮化物层的厚度为50Å~200Å，Fe杂质浓度为1×1020~1×1021/cm3。优选的，所述第一电子阻挡层的厚度为10Å~50Å。优选的，所述第二电子阻挡层为含铝氮化物层，铝组份为5%~15%。优选的，所述第二电子阻挡层的厚度为100Å~300Å。优选的，所述第二电子阻挡层与所述第二P型氮化物层之间设置有一u-GaN层。优选的，所述接触层为P型掺杂层或者N型掺杂层。优选的，所述多量子阱结构层包括应力释放层和发光层。优选的，所述应力释放层的周期数为3~8。优选的，所述发光层的周期数为3~6。本专利技术通过在P型氮化物层中引入Fe掺杂氮化物层，用Fe元素和Mg元素共同作为空穴提供原子；由于Fe掺杂氮化物层空穴生成速率较Mg掺杂氮化物层的空穴生成速率快，以此来弥补传统Mg掺杂P型氮化物层相对多量子阱结构层物理位置前后差异导致的空穴迁移差异，从而形成较高浓度和较为稳定的空穴载子流。附图说明图1本专利技术实施例1之发光二极管结构示意图。图2本专利技术实施例2之发光二极管结构示意图。图3本专利技术实施例2之变形实施方式之发光二极管结构示意图。图4本专利技术实施例3之发光二极管结构示意图。图5本专利技术实施例3之变形实施方式之发光二极管结构示意图。图6本专利技术实施例4之发光二极管结构示意图。附图标注：100：衬底；200：缓冲层；300：N型氮化物层；400：多量子阱结构层；410：应力释放层；420：发光层；500：P型氮化物层；510：第一P型氮化物层；511：第一Mg掺杂氮化物层；512：第一FeN层；513：第一Fe掺杂氮化物层；520：第二P型氮化物层；521：第二Mg掺杂氮化物层；522：第二FeN层；523：第二Fe掺杂氮化物层；600：第一电子阻挡层；700：第二电子阻挡层；800：接触层。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改造。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1参看附图1，本专利技术首先提出一种发光二极管，包括一衬底100，以及依次位于衬底100上的缓冲层200、N型氮化物层300、多量子阱结构层400和P型氮化物层500。衬底100可使用氮化镓衬底100或者硅衬底100或者氮化硅衬底100或者蓝宝石衬底100。为增加出光效率，衬底100上表面可以设置有凹凸结构的图形，形成图形化衬底100。缓冲层200可采用物理气相沉积或者金属有机气相沉积法形成于衬底100上，该缓冲层200可以为GaN层或者AlN层或者AlGaN层，用于减少衬底100与后续生长的外延层（即N型氮化物层300、多量子阱结构层400、P型氮化物层500）之间的晶格失配。N型氮化物层300设置于缓冲层200之上，用于提供电子的N型杂质可以为硅或者锗或者锡或者铅中的任意一种，传统的N型杂质为硅，N型氮化物层300则可为硅掺杂的氮化物单层或者交替层叠的多层结构，多层结构相对于单层结构，具有减少晶体裂纹、提高晶体结晶质量的作用。多量子阱结构层400位于N型氮化物层300与P型氮化物层500之间，多量子阱结构层400包括应力释放层410和发光层420，应力释放层410为InxGa1-xN/GaN超晶格结构层，发光层420为InyGa1-yN/GaN超晶格结构或者InyGa1-yN/AlGaN超晶格，其中1＞y＞x＞0。超晶格机构的多量子阱结构层400可抑制产生的应力与应变引起的自发性的分级。P型氮化物层500至少包括一Mg掺杂氮化物层和一Fe掺杂氮化物层，具体地，该P型氮化物层500包括第一P型氮化物层510、第二P型氮化物层520，第一P型氮化物层510和/或第二P型氮化物层520至少包括Mg掺杂氮化物层和Fe掺杂氮化物层。Fe原子和Mg原子同为最外电子层固有2个电子的原子结构（最外圈电子轨道均为2电子分布），且Fe相对Mg金属活性相对偏低，更易形成外圈4电子的“半稳定结构”，从而在GaN材料中更易形成缺电子的空穴层，大大提升P型氮化物层500的空穴浓度，从而提升内量子效率。此外，Fe原子相对Mg原子的原子半径更加接近Ga原子，这就使得Fe在GaN材质中形成“替位原子”时产生的晶格失配度相对较小，从而大大降低内应力的产生。由此会带来两个优势：1）形成晶格质量相对较好的P型层；2）较快的载流子迁移速率。同时由于本专利技术提供的Mg、Fe共掺杂P型氮化物层500可以形成较好迁移率和稳定的空穴载子流，从而可酌量减少多量子阱结构层400的周期性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，包括一衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、N型氮化物层、多量子阱结构层和P型氮化物层，其特征在于：所述P型氮化物层至少包括一Mg掺杂氮化物层和一Fe掺杂氮化物层。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，包括一衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、N型氮化物层、多量子阱结构层和P型氮化物层，其特征在于：所述P型氮化物层至少包括一Mg掺杂氮化物层和一Fe掺杂氮化物层。2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述P型氮化物层包括第一P型氮化物层、第二P型氮化物层，第一P型氮化物层或/和第二P型氮化物层至少包括Mg掺杂氮化物层和Fe掺杂氮化物层。3.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一P型氮化物层包括第一Mg掺杂氮化物层、第一FeN层和第一Fe掺杂氮化物层。4.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二P型氮化物层包括第二Mg掺杂氮化物层、第二FeN层和第二Fe掺杂氮化物层。5.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一P型氮化物层包括第一Mg掺杂氮化物层、第一FeN层和第一Fe掺杂氮化物层；所述第二P型氮化物层包括第二Mg掺杂氮化物层、第二FeN层和第二Fe掺杂氮化物层。6.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于：所述多量子阱结构层与所述第一P型层之间设置有第一电子阻挡层。7.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一P型氮化物层与所述第二P型氮化物层之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：江汉，王亚伟，周宏敏，徐志军，李政鸿，寻飞林，林兓兓，蔡吉明，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34