一种N型氮化镓基发光二极管制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底、氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、硅掺杂的n型氮化镓层、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层、铟镓氮‑氮化镓多量子阱有源发光层、铝掺杂氮化镓层、镁掺杂的p型氮化镓层以及透明导电层，透明导电层上设置有p型电极，硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层上设置有n型电极。本实用新型专利技术通过在硅掺杂的n型氮化镓层和铟镓氮‑氮化镓多量子阱有源发光层之间增加硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层，并控制电子扩散层的组分、厚度，使载流子在LED结构中进行横向扩展，增加电子‑空穴对的复合概率，提高N型氮化镓基发光二极管的发光效率。

A N type GaN based light emitting diode

The utility model discloses a N type gallium nitride based light emitting diode, including epitaxial layer structure, epitaxial layer structure includes successively arranged from top to bottom of the sapphire substrate, GaN buffer layer, an undoped GaN layer and silicon doped n type gallium nitride layer and a silicon doped n type low temperature AlGaN layer, the electron diffusion InGaN GaN multiple quantum well active light-emitting layer, aluminum doped GaN layer and magnesium doped P type gallium nitride layer and a transparent conductive layer, a transparent conductive layer is provided with a p type electrode, electron diffusion layer of low temperature n type aluminum gallium nitrogen doped silicon is provided with N type electrode. The utility model has the advantages of light emitting electronic diffusion layer increased the low N type aluminum gallium nitrogen doped silicon layer between the silicon doped n type gallium nitride layer and InGaN GaN quantum well active, and control of electronic components, the thickness of the diffusion layer, the carrier of transverse expansion in the LED structure, the increase of electronic hole pair recombination probability, improve the luminous efficiency of the light emitting diode N type gallium nitride base.

【技术实现步骤摘要】
一种N型氮化镓基发光二极管
本技术涉及一种发光二极管，具体涉及一种N型氮化镓基发光二极管。
技术介绍
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。目前，LED的发光效率尽管己远大于其它光源的发光效率，但是，由于载流子会选择阻值最小的路径，降低了电子-空穴对的复合概率，从而发光效率低仍低于其理论最高值，显而易见，如果能通过改善LED芯片用的外延结构来提升其发光效率有其广宽的实用价值和显著的社会效益和经济效益。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过增加特殊材质和厚度的电子扩散层来增加载流子在LED结构中进行横向扩展，增加电子-空穴对的复合概率，从而提供一种发光效率更高的N型氮化镓基发光二极管。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，所述外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底、氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、硅掺杂的n型氮化镓层、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层、铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层、铝掺杂氮化镓层、镁掺杂的p型氮化镓层以及透明导电层，所述透明导电层上设置有p型电极，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层上还设置有n型电极。优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述氮化镓缓冲层的厚度＜所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层的厚度＜硅掺杂的n型氮化镓层的厚度。优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述氮化镓缓冲层的厚度为15-25nm，所述硅掺杂的n型氮化镓层的厚度为2-3μm。优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层的厚度为30-40nm，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层中铝的组分含量为4％～8％，且其中硅的浓度为1E+18～3E+18cm-3。优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层的周期数为5-10个周期。优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述镁掺杂的p型氮化镓层的厚度为30-50nm。本技术技术方案的优点主要体现在：本技术设计精巧，结构简单，通过在硅掺杂的n型氮化镓层和铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层之间增加硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层，并通过控制电子扩散层的组分厚度，以增加载流子在LED结构中进行横向扩展，增加电子-空穴对的复合概率，从而提高N型氮化镓基发光二极管的发光效率。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式本技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本技术要求保护的范围之内。本技术揭示的一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，如附图1所示，所述外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底1、氮化镓缓冲层2、非掺杂氮化镓层3、硅掺杂的n型氮化镓层4、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5、铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层6、铝掺杂氮化镓层7、镁掺杂的p型氮化镓层8以及透明导电层9，所述透明导电层9上设置有p型电极10，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5上还设置有n型电极11。其中，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5中铝的组分含量为4％～8％，优选为6％，且所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5中硅的浓度为1E+18～3E+18cm-3，优选为2E+18cm-3。并且，所述氮化镓缓冲层2的厚度＜所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5的厚度＜硅掺杂的n型氮化镓层4的厚度，详细的，所述氮化镓缓冲层2的厚度优选为15-25nm，所述硅掺杂的n型氮化镓层4的厚度优选为2-3μm，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5的厚度为20-40nm，优选为30-40nm，更优选为20nm。同时，所述铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层6的周期数为5-10个周期；所述铝掺杂氮化镓层7的厚度为40-80nm，所述镁掺杂的p型氮化镓层8的厚度为30-50nm，所述透明导电层9的厚度为5-10nm。包括此种外延层结构的LED工作时，载流子在经过所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5时进行横向扩展，从而增加电子-空穴对的复合概率，从而使得LED灯具有更好的发光效率。进一步，上述的N型氮化镓基发光二极管的外延层结构加工时，采用常规的金属有机物化学气相沉积MOCVD外延生长方法生长，其具体步骤如下：S1，将晶向的蓝宝石衬底1放入反应室，在氢气氛围中升温至1080至1100℃，对图形化蓝宝石衬底进行高温净化2至5分钟；S2，降温至520至550℃，在所述蓝宝石衬底1生长15至25nm厚度的氮化镓缓冲层2；S3，升温至1020至1040℃，在所述氮化镓缓冲层2上生长2至2.5μm厚度的非掺杂氮化镓层3；S4，调整温度至1060至1080℃，在所述非掺杂氮化镓层3上生长2至3μm厚度的硅掺杂n型氮化镓层4；S5，降温至960至1000℃，在所述硅掺杂n型氮化镓层4上生长30至40nm厚度的硅掺杂的低温n型铝镓氮的电流扩散层5；S6，调整温度至700至900℃，在所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电流扩散层5上生长5至10个周期的铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层6；S7，升温到900至1000℃，在所述铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层6上生长40至80nm铝掺杂氮化镓层7；S8，保持温度900到1000℃，在所述铝掺杂氮化镓层7上生长30到50nm的镁掺杂P型氮化镓层8；S9，降温至700到800℃，在所述镁掺杂P型氮化镓层8上生长5到10nm的透明导电层9；S10，降温至室温，结束生长过程。本技术尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，其特征在于：所述外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底（1）、氮化镓缓冲层（2）、非掺杂氮化镓层（3）、硅掺杂的n 型氮化镓层（4）、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层（5）、铟镓氮‑ 氮化镓多量子阱有源发光层（6）、铝掺杂氮化镓层（7）、镁掺杂的p 型氮化镓层（8）以及透明导电层（9），所述透明导电层（9）上设置有p 型电极（10），所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层（5）上还设置有n 型电极（11）；所述氮化镓缓冲层（2）的厚度﹤所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层（5）的厚度﹤硅掺杂的n 型氮化镓层（4）的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，其特征在于：所述外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底（1）、氮化镓缓冲层（2）、非掺杂氮化镓层（3）、硅掺杂的n型氮化镓层（4）、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层（5）、铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层（6）、铝掺杂氮化镓层（7）、镁掺杂的p型氮化镓层（8）以及透明导电层（9），所述透明导电层（9）上设置有p型电极（10），所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层（5）上还设置有n型电极（11）；所述氮化镓缓冲层（2）的厚度﹤所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊，
申请(专利权)人：苏州新纳晶光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32