氮化镓基发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基发光二极管及其制作方法，其中结构依次包括：n型氮化物层、有源层、Al

【技术实现步骤摘要】
氮化镓基发光二极管及其制作方法
本专利技术属于半导体照明领域，具体涉及一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。
技术介绍
氮化镓基发光二极管（LightEmittingDiodem，简称LED）由于其高效的发光效率，目前已经广泛的应用在背光、照明、车灯、装饰等各个光源领域。进一步提高LED的发光效率仍然是当前行业发展的重点，发光效率主要由两个因素决定，第一种是电子空穴在有源区的辐射复合效率，即内量子效率；第二种是光的萃取效率。关于提高这两种效率的技术已经有广泛的报道。在提高内量子效率方面，如量子阱能带设计、改善晶体质量、提高p型氮化物层之空穴注入效率等。空穴注入一直是氮化镓基LED的瓶颈因素，一方面由于p型掺杂元素Mg在GaN中的激活能偏高，导致其激活效率低；另一方面由于空穴的有效质量偏大，导致其迁移率偏低。近年来LED结构利用量子阱区域的V型缺陷，大大提高了空穴的注入效率。但在非V型缺陷区域(C-plane)也有一定的空穴注入，而在此区域空穴的注入效率较差。因此如何加强在V型缺陷区域之空穴注入为提升LED效率关键之一。再者，影响氮化镓基LED的发光效率为电子溢流状况，这在已报导文献中也广泛的讨论并提出解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种氮化镓基发光二极管及其制作方法，在有源层及p型材料之间加入AlInN/InGaN超晶格结构层，并通过生长工艺的条件控制，降低V型缺陷处的侧壁厚度，实现了加强空穴从V型缺陷处注入之效率，并降低电子溢流，提高发光二极管的发光效率。本专利技术的技术方案为：氮化镓基发光二极管，依次包括：n型氮化物层、有源层、Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层和p型氮化物层，所述有源层表面上具有V型缺陷和连接所述V型缺陷的平面区，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N电子阻挡层形成于平面区并向所述V型缺陷侧壁区延伸，当注入电流时促使空穴从V型缺陷处注入有源层，并在平面区将电子阻挡使其停留在有源层。进一步地，所述n型氮化物层仅形于所述平面区。进一步地，所述p型氮化物层形成于所述平面区并向所述V型缺陷区延伸填充所述V型缺陷。优选地，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层的等效能隙宽Eg大于3.4eV。优选地，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N电子阻挡层中0.8<x1≤1，0≤x2<0.2。优选地，所述Alx1In(1-x1)N的厚度为0.5~5nm。优选地，所述Inx2Ga(1-x2)N厚度为0.5~5nm。优选地，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层的对数为2≤n≤20。优选地，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N电子阻挡层在V型缺陷侧壁处形成之厚度小于1nm。本专利技术同时提供了一种氮化镓基发光二极管的制作方法，包括步骤：（1）形成n型氮化物层；（2）在所述n型氮化物层之上形成有源层，其表面上具有V型缺陷和连接所述V型缺陷的平面区；（3）在有源层上形成Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层，其是0.8<x1≤1，0≤x2<0.2；（4）在所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层上形成p型氮化物层；其中，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N电子阻挡层形成于平面区并向所述V型缺陷侧壁区延伸，当注入电流时促使空穴从V型缺陷处注入有源层，并在平面区将电子阻挡使其停留在有源层。优选地，所述步骤（3）中所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层的生长温度为800-950℃。优选地，所述步骤（3）中控制生长的条件，使得Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N电子阻挡层在V型缺陷侧壁处形成之厚度小于1nm。本专利技术至少具备以下有益效果：第一、操作在顺向偏压下，Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N等效能隙较宽，因此在导带电子阻挡之效果较佳，避免电子溢流至P型区，提高辐射复合效率；第二、操作在顺向偏压下，Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层之V型缺陷侧壁对C面厚度比例较低，即Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格电子阻挡层在相同C面厚度时具有较薄之V型缺陷侧壁厚度，所带来之优势为提高空穴由V型缺陷处注入MQW之能力，藉此提高辐射复合效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1为现有的一种发光二极管的结构剖视图。图2为图1所示发光二极管的C面能带示意图。图3为图1所示发光二极管的V型缺陷的侧面能带示意图。图4为本专利技术实第一个较佳实施例之一种发光二极管的结构剖视图。图5为图4所示发光二极管的C-plane能带示意图。图6为图4所示发光二极管的V型缺陷的侧面能带示意图。图中标号表示如下：100：生长衬底；110：缓冲层；120：n型氮化物层；130：InGaN/GaN超晶格结构140：有源层；150：Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格电子阻挡层；160：p型氮化物层。具体实施方式下面结合示意图对本专利技术的发光二极管及其制作方法进行详细的描述，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。图1显示了一种传统结构的氮化镓基发光二极管，依次包括：生长衬底100，缓冲层110、n型氮化镓层120、InGaN/GaN超晶格结构130、多量子阱有源层140层、p型AlGaN/InGaN电子阻挡层150和p型氮化镓层160，其中多量子阱有源层140具有一列系列V型缺陷及连接该V型缺陷的平面区（C-plane）。图2和图3分别显示了图1所示发光二极管的C面（C-plane）能带示意图和V型缺陷侧壁（V-pitsidewall）能带示意图，在该结构中，空穴主要通过V型缺陷注入有源层，而C面的空穴注入效率非常低下。图4显示了本专利技术第一个较佳实施例之一种氮化镓基发光二极管，自下而上包括：生长衬底100，缓冲层110、n型氮化镓层120、InGaN/GaN超晶格结构130、多量子阱有源层140层、Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格电子阻挡层150和p型氮化镓层160，其中多量子阱有源层140具有一列系列V型缺陷及连接该V型缺陷的平面区（C-plane），n型氮化物层仅形成于平面区，Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格电子阻挡层150形成于平面区并向所述V型缺陷侧壁区延伸。具体地，生长本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化镓基发光二极管，依次包括：n型氮化物层、有源层、Al

【技术特征摘要】
1.氮化镓基发光二极管，依次包括：n型氮化物层、有源层、Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层和p型氮化物层，其特征在于：所述有源层表面上具有V型缺陷和连接所述V型缺陷的平面区，所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N电子阻挡层形成于平面区并向所述V型缺陷侧壁区延伸，当注入电流时促使空穴从V型缺陷处注入有源层，并在平面区将电子阻挡使其停留在有源层。2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：所述n型氮化物层仅形于所述平面区。3.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：所述p型氮化物层形成于所述平面区并向所述V型缺陷区延伸填充所述V型缺陷。4.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(1-x2)N超晶格层电子阻挡层的等效能隙宽Eg大于3.4eV。5.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：0.8<x1≤1，0≤x2<0.2。6.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：所述Alx1In(1-x1)N的厚度为0.5~5nm。7.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：所述Inx2Ga(1-x2)N厚度为0.5~5nm。8.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于：所述Alx1In(1-x1)N/Inx2Ga(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秉扬，张中英，罗云明，黄文嘉，陈福全，叶孟欣，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35