一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构，涉及发光二极管外延技术领域。本发明专利技术从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述U型GaN层的生长厚度为1-10um，U型GaN层中间插入一层AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层，其中Al的组分为0.01<X<1。同现有技术相比，本发明专利技术能有效降低位错密度，提高外延层的晶体质量，提升蓝光LED的发光效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构，涉及发光二极管外延
。本专利技术从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述U型GaN层的生长厚度为1-10um，U型GaN层中间插入一层AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层，其中Al的组分为0.01<X<1。同现有技术相比，本专利技术能有效降低位错密度，提高外延层的晶体质量，提升蓝光LED的发光效率。【专利说明】一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构
本专利技术涉及发光二极管外延
，特别是能降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构。
技术介绍
随着LED行业的快速发展，人们对于LED亮度的要求越来越高，不断在致力于提高LED亮度。在蓝光领域影响亮度的原因主要有以下几点:一、衬底与外延层之间有较大晶格失配；二、有源区MQW能带弯曲；三、高空穴浓度。 现有技术中，蓝光LED发光二极管结构是从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层组成，如图1所示，蓝光LED生长过程中由于衬底和外延层之间有较大的晶格失配和热失配，其位错密度达19 cm-2以上。因此，产生自发极化和压电效应，从而形成较强的内建电场，促使能带的弯曲，降低波函数的复合的几率，LED的发光效率也将明显的下降。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构。它能有效降低位错密度，提高外延层的晶体质量，提升蓝光LED的发光效率。 为了达到上述专利技术目的，本专利技术的技术方案以如下方式实现:一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构，它从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述U型GaN层的生长厚度为1-lOum，U型GaN层中间插入一层AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层，其中Al的组分为0.01〈X〈1。 在上述发光二极管结构中，所述AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层在氮气或者氢气环境中生长，生长温度为650-1200°C，生长压力在50-800mbar，生长周期为1_10。 在上述发光二极管结构中，所述AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层中AlxGal-xN的厚度为10-5000埃，SiNx的厚度为10-5000埃。 本专利技术由于采用了上述结构，在U型GaN层中增加一层AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层，使外延层缺陷密度可以降低到11 ^lO7 Cm3，极大的提高外延层的晶体质量。本专利技术结构不仅可以将电压降低大约0.1-0.2V，同时，还可使内量子发光效率提升5%以上。同现有技术相比，本专利技术通过改变应力的变化，降低衬底与外延层之间晶格失配度，从而大大减低外延层中的缺陷密度，提高外延层的晶体质量，达到降低内建电场，减缓能带的弯曲，进而降低器件内部吸光的影响，提高蓝光LED的发光效率。 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。 【专利附图】【附图说明】 图1是现有技术中LED外延结构的示意图；图2是本专利技术的结构示意图。 【具体实施方式】 参看图2，本专利技术从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底1、AlN缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7。U型GaN层3的生长厚度为1-lOum，U型GaN层3中间插入一层AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层10，其中Al的组分为0.01〈X〈1。AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层10在氮气或者氢气环境中生长，生长温度为650-1200°C，生长压力在50-800mbar，生长周期为1-10。AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层10中AlxGal-xN的厚度为10-5000埃，SiNx的厚度为10-5000埃。 实施例一:本专利技术结构的制备方法是在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应炉里进行高温烘烤，去除蓝宝石衬底I表面的残余杂质。再缓慢降温在500°C，生长一层AlN缓冲层2。然后迅速升温，在1000°C生长U型GaN层3，生长大约lOmin，插入一层超晶格AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层10。在氢气或者氮气的情况下，温度在650°C下生长，先生长AlxGahN厚度为10埃，再生长SiNx厚度为10埃，再在1000°C的温度下继续生长U型GaN层3，生长时间为20min。之后，在器件上表面生长N型GaN层4，生长温度为1000°C，生长厚度为0.5um。 继续在器件上表面生长有源区5，在高温600°C下生长垒层，降下温度500生长阱层。在600°C下生长电子阻挡层6，厚度为50埃。再生长P型GaN层7，生长温度为600°C，厚度为1000埃，Mg的浓度为5xl017 cm3。 实施例二:本专利技术结构的制备方法是在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应炉里进行高温烘烤，去除蓝宝石衬底I表面的残余杂质。再缓慢降温在700°C，生长一层AlN缓冲层2。然后迅速升温，在1100°C生长U型GaN层3，生长大约40min，插入一层超晶格AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层10。在氢气或者氮气的情况下，温度在850°C下生长，先生长AlxGahN厚度为1000埃，再生长SiNx厚度为300埃，再在I100C的温度下继续生长U型GaN层3，生长时间为40min。之后，在器件上表面生长N型GaN层4，生长温度为1100°C，生长厚度为3um。 继续在器件上表面生长有源区5，在高温800°C下生长垒层，降下温度700生长阱层。在800°C下生长电子阻挡层6，厚度为5000埃。再生长P型GaN层7，生长温度为800°C，厚度为3000埃，Mg的浓度为5xl019 cm3。 实施例三:本专利技术结构的制备方法是在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应炉里进行高温烘烤，去除蓝宝石衬底I表面的残余杂质。再缓慢降温在900°C，生长一层AlN缓冲层2。然后迅速升温，在1200°C生长U型GaN层3，生长大约80min，插入一层超晶格AlxGal-xN/SiNx缺陷阻挡层10。在氢气或者氮气的情况下，温度在1200°C下生长，先生长AlxGahN厚度为5000埃，再生长SiNx厚度为5000埃，再在1200°C的温度下继续生长U型GaN层3，生长时间为90min。之后，在器件上表面生长N型GaN层4，生长温度为1200°C，生长厚度为10um。 继续在器件上表面生长有源区5，在高温1000°C下生长垒层，降下温度900生长阱层。在1000°C下生长电子阻挡层6，厚度为10000埃。再生长P型GaN层7，生长温度为1000°C，厚度为5000埃，Mg的浓度为IxlO23 cm3。 按照上述各实施例中的方式生长本专利技术LED外延结构，还可做进一步改进，包括在 U 型 GaN 层、U 型 InxGahN 层和 U 型 AlxGa1^xN 层(0〈X〈1)中，N 型 GaN 层、N 型 InxGa1^xN层和 N 型 AlxGa1J本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构，它从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底（1）、AlN缓冲层（2）、U型GaN层（3）、N型GaN层（4）、有源区（5）、电子阻挡层（6）和P型GaN层（7），其特征在于：所述U型GaN层（3）的生长厚度为1‑10um，U型GaN层（3）中间插入一层AlxGa1‑xN/SiNx缺陷阻挡层（10），其中Al的组分为0.01<X<1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田宇，郑建钦，曾颀尧，赖志豪，郭廷瑞，黄绣云，黄信智，张志刚，吴东海，童敬文，林政志，李鹏飞，
申请(专利权)人：南通同方半导体有限公司，同方股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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