发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种发光二极管结构及其制备方法，其特征在于利用MOCVD或是MBE在发光二极管p型限制层与GaP电流扩展层之间通过金属液滴外延的方法生长张应力量子点结构，这种结构可以有效的降低p型限制层与GaP电流扩展层间的界面非辐射复合，改善窗口层晶体质量，提升发光二级管的性能。

Light emitting diode and its preparation method

The invention discloses a light emitting diode structure and a preparation method thereof, which is characterized by MOCVD or MBE in the light emitting diode of P type constraints between the layer and the GaP layer through the current expansion method of metal droplet epitaxy growth of Zhang Ying power sub structure, this structure can effectively reduce the restricted p layer and GaP layer current expansion the interface of non radiative recombination, improve the crystal quality of the window layer, enhance the luminescence properties of two tubes.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管及其制备方法
本专利技术涉及一种发光二极管及其制备方法，属发光二极管外延生长领域。
技术介绍
四元系AlGaInP是一种具有直接宽带隙的半导体材料，发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段，由此制成的发光二极管受到广泛关注。P-GaP因其较好的光学和电学特性常作为GaAs基四元系AlGaInP的电流扩展层，进行横向扩展后将电流注入发光区，但是由于GaP与GaAs衬底及AlGaInP有源层及限制层存在较大的晶格失配（其晶格失配度达3.5%）；通过MOCVD在直接AlGaInP上生长失配的p-GaP电流扩展层，会在界面处形成大量的位错缺陷，造成严重的界面非辐射复合，影响LED的发光性能及老化性能等。
技术实现思路
本专利技术基于以上现象，通过金属液滴外延的生长方式，在形成p型限制层后，进行Ga液滴外延，通过钻孔效应，形成量子坑，再进行GaP电流扩展层的生长；这样可以在p型限制层上形成张应力GaP量子点，从而有效降低GaP/AlGaInP界面的非辐射复合；此外，由于张应力量子点的引入，可以有效提升GaP电流扩展层的晶体质量，降低位错密度，改善LED的老化性能和电学性能。本专利技术的技术方案为：一种发光二级管，依次包括：n型限制层，量子阱有源区，p型限制层，GaP张应力量子点结构和GaP电流扩展层。优选地，所述GaP量子点位于所述p型限制层内侧。优选地，所述GaP张应力量子点密度大于1×108cm-2。本专利技术同提供一种发光二极管的制备方法，依次形成n型限制层，量子阱有源区，p型限制层，GaP张应力量子点结构和电流扩展层。优选的，对于正装LED结构，可在GaAs衬底上进行GaAs缓冲层，DBR结构生长，再形成上述材料层；对于倒装LED结构，可在GaAs衬底上进行GaAs缓冲层、腐蚀截止层、及欧姆接触层和n型电流扩展生长，再形成上述材料层。优选地，所述发光二极管的制备方法中，在形成p型限制层后，进行下面步骤：（1）中断V族源的通入，进行Ga液滴生长；（2）停止通入Ga源，中断Ga液滴生长，进行原位退火；（3）生长电流扩展层。优选地，通过控制生长温度及生长速率，在p型限制层形成高密度尺寸均匀的Ga液滴量子点，其密度大于1×108cm-2。在一些实施例中，所述Ga液滴的生长速率为0.1ML/s~10ML/s，生长温度为450-620℃。优选地，停止通入Ga源，中断Ga液滴生长，在MOCVD或MBE中进行原位退火，通过控制退火温度及退火时间，使Ga液滴在p型限制层上形成高密度量子坑结构。在一些实施例中，退火温度可控制在450℃~700℃之间，退火时间控制在10s~1000s之间。优选地，在反应腔中通入V族PH3源，进行退火，阻止Ga液滴的进一步的钻孔，使其形成Ga-P键，并消除部分缺陷。优选地，在上述结构上进行GaP电流扩展层及接触层生长，完成LED结构生长。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是本专利技术第一个实施例涉及到的一种GaAs基发光二极管结构示意图。图2是本专利技术第二个实施例涉及到的一种GaAs基发光二极管结构示意图。图中：100：GaAs衬底;101：DBR结构121：蚀刻截止层；122：n型欧姆接触层；102：n型电流扩展层；103：n型限制层；104：空间本征层；105：有源层；106：空间本征层；107：p型限制层；108：量子坑结构层；109：GaP电流扩展层；110：欧姆接触层。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，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。实施例1请参看图1，一种四元系发光二极管的外延结构，从下到上依次包括GaAs衬底100、蚀刻截止层121、n型欧姆接触层122、n型电流扩展层102、n型限制层103、空间本征层104、有源层105、空间本征层106、p型限制层107、GaP电流扩展层109和欧姆接触层110，其中p型限制层107靠近GaP电流扩展层109的一侧具有一系列量子坑结构108，GaP电流扩展层填充至该量子坑结构内形成GaP量子点结构。下面结合制作方法对其结构进行详细说明。首先，通过MOCVD或是MBE在GaAs衬底100上形成GaAs缓冲层，再依次生长腐蚀截止层121，及n型欧姆接触层122，n型电流扩展层102，n型限制层103，空间本征层104，有源层105，空间本征层106及p型限制层107等LED基本结构。其中蚀刻截止层121可以为GaInP，N型欧姆接触层122可以选用GaAs，有源层105可为多量子阱结构，其材料可为AlGaInP、GaInP、AlGaAs、AlGaInAs、AlGaInAsP等，n型限制层102和p型限制层107的材料根据有源层105的带隙进行选择，对于发光波长为670nm以上的有源层，其带隙较低，覆盖层可以直接选用AlGaAs或AlGaInP即可，对于发光波长为670nm以下，特别是640nm以下的有源层，其带隙较大，一般为1.9eV以上，则覆盖层需要采用高带隙材料，一般选用AlbIn1-bP材料(0＜b≤0.5)。接着，中断V族源的通入，进行Ga液滴生长，控制生长温度为450℃~620℃、生长速率为0.1ML/s~10ML/s，在p型限制层107形成高密度尺寸均匀的Ga液滴量子点，其密度大于1×108cm-2；然后停止通入Ga源，中断Ga液滴生长，在MOCVD或MBE中进行原位退火，控制退火温度为450℃~700℃、退火时间为10s~1000s，使Ga液滴在p型限制层107上形成高密度量子坑结构108；在上述结构上进行GaP电流扩展层109及欧姆接触层110生长，完成LED结构生长。生长GaP电流扩展层后，GaP能够填充Ga液滴形成的量子坑结构108，完成GaP张应力量子点的生长。实施例2请参看图2，本实施例公开了另一种四元系发光二极管的外延结构，从下到上依次包括GaAs衬底100、DBR结构101、n型电流扩展层102、n型限制层103、空间本征层104、有源层105、空间本征层106、p型限制层107、GaP电流扩展层109和欧姆接触层110，其中p型限制层107靠近GaP电流扩展层109的一侧具有一系列量子坑结构108，GaP电流扩展层填充至该量子坑结构内形成GaP量子点结构。下面结合制作方法对其结构进行详细说明。首先，通过MOCVD或是MBE在GaAs衬底100上生长GaAs缓冲层，再依次生长DBR结构101、n型电流扩展层102、n型限制层103、空间本征层104、多量子阱有源层105、空间本征层106及p型限制层107等LED基本结构。完成p型限制层107生长后，中断V族源的通入，进行Ga液滴生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二级管，依次包括：n型限制层，量子阱有源区，p型限制层，GaP张应力量子点结构和GaP电流扩展层。

【技术特征摘要】
1.一种发光二级管，依次包括：n型限制层，量子阱有源区，p型限制层，GaP张应力量子点结构和GaP电流扩展层。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述GaP量子点位于所述p型限制层内侧。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述GaP张应力量子点密度大于1×108cm-2。4.发光二极管的制备方法，依次形成n型限制层，量子阱有源区，p型限制层，GaP张应力量子点结构和GaP电流扩展层。5.根据权利要求4所述的发光二极管的制备方法，其特征在于：在形成p型限制层后，进行下面步骤：（1）中断V族源的通入，进行Ga液滴生长；（2）停止通入Ga源，中断Ga液滴生长，进行原位退火；（3）生长电流扩展层。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李森林，毕京锋，黄俊凯，王进，连恺熙，吴俊毅，王笃祥，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12