一种LED外延结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种LED外延结构,所述LED外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的半导体外延层，包括N型半导体层、发光层及P型半导体层；所述发光层及N型半导体之间还设置有用以减少电子逃逸的电子减速层，所述电子减速层包括n层厚度为1至20nm的AlInGaN层堆叠而成。通过在发光层及N型半导体之间设置有用以减少电子逃逸的电子减速层，并且所述电子减速层由n层厚度为1至20nm的AlInGaN层堆叠而成，可有效降低电子的速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术提供了一种LED外延结构。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。紫外发光二极管(UVLightEmittingDiode，UV-LED)是一种能够直接将电能转化为紫外光线的固态的半导体器件。随着技术的发展,紫外发光二极管在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等方面有着广阔的市场应用前景。除此之外，紫外LED也越来越受到照明市场的关注。因为通过紫外LED激发三基色荧光粉，可获得普通照明的白光。目前市售的白光LED大多是通过蓝色LED激发黄光的荧光粉获得，其中红色光成份较弱。近紫外LED指的是发光波长位于355至405nm波段范围的LED。目前在LED的研究和生产中用到最多也是最有潜力的材料GaN的禁带宽度为3.4eV，对应的发光波长为365nm。InGaNLED采用不同的In组分可以获得365至405nm的近紫外光。然而，在高电流驱动下，InGaNLED发光效率会明显下降。这种由于芯片电流密度增加导致光效快速降低的现象被称为droop效应。尽管droop产生的机理有很多种，最近大量的实验证实载流子泄漏(Carrierleakage)是最主要的原因之一。尤其在大功率的器件中，解决载流子泄漏就显得更为重要。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的问题，其目的在于提供一种可以减少电子逃逸的LED外延结构。为实现上述目的，本技术提供了一种LED外延结构,所述LED外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的半导体外延层，包括N型半导体层、发光层及P型半导体层；所述发光层及N型半导体之间还设置有用以减少电子逃逸的电子减速层，所述电子减速层由n层厚度为1至20nm的AlInGaN层堆叠而成，其中2≤n≤10。作为本技术的进一步改进，所述电子减速层第一层为Alx1Iny1Ga1-x1-y1N，第二层为Alx2Iny2Ga1-x2-y2N，……，第n层为AlxnInynGa1-xn-ynN，其中，0.4≥x1≥x2≥…≥xn≥0，0≤y1≤y2≤…≤yn≤0.2。作为本技术的进一步改进，所述半导体外延层还包括设置于衬底上的缓冲层，设置于缓冲层及N型半导体层之间的uGaN层，设置于发光层及p型半导体层之间的电子阻挡层。本技术的有益效果：发光层及N型半导体之间还设置有用以减少电子逃逸的电子减速层，并且所述电子减速层由n层厚度为1至20nm的AlInGaN层堆叠而成，可有效降低电子的速度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。如图1为本技术一实施例中LED芯片的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在......之上”、“在......上方”、“在......上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在......上方”可以包括“在......上方”和“在......下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本技术，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。根据图1所示为本技术中所述LED外延结构的剖视结构示意图，从下而上为外延生长方向，沿着外延生长方向，所述LED外延结构包括：衬底、设置于衬底上的半导体外延层，所述半导体外延层包括N型半导体层、所述半导体外延层包括N型半导体层、电子减速层4、发光层3及P型半导体层。本实施例中，所述衬底的材料为蓝宝石，当然，若采用其他材料，如Si、SiC、GaN、ZnO等也可满足本技术的条件。所述N型半导体层可以是n型GaN等，所述N型半导体层的掺杂浓度为5E18至2E19cm-3。所述电子减速层4包括n层厚度为1～20nm的AlInGaN层堆叠而成，其中2≤n≤10。通过设计不同组合的AlInGaN形成不同的能阶，使得电子逐层冷却下来。在本实施方式中，所述电子减速层4第一层为Alx1Iny1Ga1-x1-y1N，第二层为Alx2Iny2Ga1-x2-y2N，……，第n层为AlxnInynGa1-xn-ynN，其中，0.4≥x1≥x2≥…≥xn≥0，0≤y1≤y2≤…≤yn≤0.2。所述发光层3由InGaN为量子阱和AlGaN为量子垒堆叠而成，其发光波长为365～405nm。所述P型半导体层可以是P型GaN等，所述P型半导体层的掺杂浓度为1E18～1E20cm-3，载流子浓度为5E16～2E17cm-3。当然，在本实施方式中，所述半导体外延层还包括设置于衬底上的缓冲层7，设置于缓冲层7上的uGaN层6，设置于发光层3上的电子阻挡层2。所述电子阻挡层2的材料可以为AlGaN、AlInGaN，且掺杂浓度为1E18～1E20cm-3，载流子浓度为5E16～2E17cm-3。具体的，本技术的一种LED外延结构的制备方法包括以下步骤：Step1：将蓝宝石衬底8放置于MOCVD反应室中的载盘上，在1080℃～1100℃下高温处理5-10分钟，其中蓝宝石衬底8可以为平片或者图形化衬底。Step2：在500～550℃，200～500Torr的条件下，在衬底上生长10～30nm的GaN层或者AlInGaN层作为缓冲层7，1Torr＝133.3Pa。Step3：在1040～1100℃，100～300Torr的条件下，在缓冲层7上生长2～4um的uGaN层6。Step4：在1040～1070℃，100～200Torr的条件下，在uGaN上生长2～4um的N型半导体层。Step5：在750～900℃，200～300Torr的条件下，在N型半导体层上生长n层厚度为1～20nm的AlInGaN层作为电子减速层4，其中2≤n≤10。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延结构,其特征在于：所述LED外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的半导体外延层，包括N型半导体层、发光层及P型半导体层；所述发光层及N型半导体之间还设置有用以减少电子逃逸的电子减速层，所述电子减速层由n层厚度为1至20nm的AlInGaN层堆叠而成，其中2≤n≤10。

【技术特征摘要】
1.一种LED外延结构,其特征在于：所述LED外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的半导体外延层，包括N型半导体层、发光层及P型半导体层；所述发光层及N型半导体之间还设置有用以减少电子逃逸的电子减速层，所述电子减速层由n层厚度为1至20nm的AlInGaN层堆叠而成，其中2≤n≤10。2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于：所述电子减速层第一层为Alx1Iny1G...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯猛，陈立人，刘恒山，
申请(专利权)人：聚灿光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32