一种氮化物半导体发光二极管制造技术

本发明专利技术公开一种氮化物半导体发光二极管，包括：N型氮化物半导体，多量子阱和P型氮化物半导体，所述多量子阱由阱层和垒层组成的周期结构，多量子阱的阱层两侧具有局域量子态量子限制层，该局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，分别包括第一、二、三、四子局域量子态层和第一、二、三、四子垒层。每一周期量子阱的子阱层两侧的局域量子态量子限制层形成局域量子态，从而提升量子阱的电子和空穴的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率和量子效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物半导体发光二极管
本专利技术涉及半导体光电器件领域，特别是一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管。
技术介绍
现今，氮化物半导体发光二极管（LED），因其较高的发光效率、波长连续可调、节能环保等优点，目前已广泛应用于室内白光照明、手机背光照明、电视背光照明、显示照明、路灯、景观灯等领域。采用量子结构的氮化物发光二极管通过局域量子限制作用，可提升有源区的电子和空穴波函数的交叠几率和复合效率，使量子效率再提升至一个新的台阶。传统意义上的超晶格和量子阱由两种组分不同、禁带宽度不同的超薄层材料形成的人工周期性结构。量子阱结构中的能带分裂成分立的量子能级，当势阱材料的厚度达到可比拟电子的德布罗意波长或与玻尔半径时，产生量子尺寸效应。采用多量子阱结构的氮化物发光二极管可在量子阱区域形成量子效应、量子限制效应、量子尺寸效应等，提升量子阱的电子和空穴的复合几率，从而使内量子效率可提升至75%以上。为了进一步提升氮化物发光二极管的量子效率，有必要通过形成更强的量子结构来获得更好的量子效应，从而提升发光二极管的外量子效率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管，多量子阱的阱层两侧具有局域量子态量子限制层，该局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，每一周期量子阱的子阱层两侧的局域量子态量子限制层形成局域量子态，从而提升量子阱的电子和空穴的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率和量子效率。本专利技术公开一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管，包括N型氮化物半导体，多量子阱和P型氮化物半导体，所述多量子阱由阱层和垒层组成的周期结构，多量子阱的子阱层两侧具有局域量子态量子限制层，该局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，分别为第一、二、三、四子局域量子态层和第一、二、三、四子垒层。每一周期量子阱的阱层两侧的局域量子态量子限制层形成局域量子态，从而提升量子阱的电子和空穴的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率和量子效率。进一步地，所述第一和第四子局域量子态层的厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分从0渐变至0.1再渐变至0.05，在In组分变化至0.1位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光；第一和第四子垒层的厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分0.05；进一步地，所述第二和第三子局域量子态层的厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分从0.5渐变至1.5再渐变至0.5，在In组分变化至0.15位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光；第二和第三子垒层，厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分为0.05；进一步地，所述多量子阱的子阱层的厚度为20~40埃米，优选20埃米，In组分为0.15~0.25，优选0.2；所述多量子阱的子垒层厚度为50~150埃米，优选100埃米，In组分为0；进一步地，所述多量子阱的周期数为n，其中n≥5；进一步地，所述多量子阱的局域量子态量子限制层至少具有4组子局域量子态层，每周期的量子阱具有不超过8组子局域量子态层，对In组分再进行细分，形成多组局域量子态层；进一步地，位于所述子量子阱层的左侧的子局域量子态数量为K，右侧的子局域量子态层数量为L，其中4≤K+L≤8，0≤K，0≤L。附图说明图1为传统氮化物半导体发光二极管的结构示意图。图2为本专利技术的氮化物半导体发光二极管的量子阱结构示意图。图3为本专利技术的氮化物半导体发光二极管的量子阱能带和局域量子态效果示意图，量子阱阱层的左侧2个/右侧2个子局域量子态层。图4为一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管的量子阱能带和局域量子态效果示意图，量子阱阱层的左侧1个/右侧3个子局域量子态层。图5为一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管的量子阱能带和局域量子态效果示意图，量子阱阱层的左侧0个/右侧4个子局域量子态层。图6为一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管的量子阱能带和局域量子态效果示意图，量子阱阱层的左侧3个/右侧1个子局域量子态层。图7为一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管的量子阱能带和局域量子态效果示意图，量子阱阱层的左侧4个/右侧0个子局域量子态层。图示说明：100：衬底；101：缓冲层；102：N型氮化物半导体；103：多量子阱；103x：量子阱的阱层；103y：局域量子态量子限制层；103a：第一子局域量子态层；103b：第一子垒层；103c：第二子局域量子态层；103d：第二子垒层，103e：量子阱的子阱层；103g：第三子局域量子态层；103f：第三子垒层，103i：第四子局域量子态层；103h：第四子垒层；103j：量子阱的垒层104：电子阻挡层；105：P型氮化物半导体；106：P型接触层。具体实施方式实施例1如图1所示，传统的氮化物发光二极管，一般由衬底100，缓冲层101，N型氮化物102，多量子阱103，电子阻挡层104，P型氮化物105，P型接触层106组成。如图2所示，本专利技术公开的一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管，依次包括衬底100，缓冲层101，N型氮化物102，多量子阱103，电子阻挡层104，P型氮化物105，P型接触层106，所述多量子阱103由阱层103x和垒层103j构成的周期性结构，周期数为n（n≥5），优选周期数n=8对。所述每一周期的多量子阱103的子阱层103e两侧具有4组子局域量子态层构成的局域量子态量子限制层103y，量子阱103x由4组子局域量子态层103y和子阱层103e构成，即第一子局域量子态层103a，第一子垒层103b，第二子局域量子态层103c，第二子垒层103d，量子阱的子阱层103e，第三子局域量子态层103g，第三子垒层103f，第四子局域量子态层103i和第四子垒层103h构成。通过在每一周期子量子阱103e的两侧形成4组局域量子态提升电子和空穴在量子阱的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率。所述第一子局域量子态层103a和第四子局域量子态层103i的厚度，优选为2埃米，In组分从0渐变至0.1再渐变至0.05，在In组分变化至0.1位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光；第一子垒层103b和第四子垒层103h的厚度为2埃米，In组分0.05。所述第二子局域量子态层103c/103g的厚度，优选为2埃米，In组分从0.5渐变至1.5再渐变至0.5，在In组分变化至0.15位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光；第二子垒层103d和第三子垒层103f，厚度为2埃米，In组分为0.05。所述多量子阱的子阱层103e的厚度为20~40埃米，优选为20埃米，In组分为0.20；所述多量子阱的子垒层103k的厚度为50~150埃米，优选为100埃米，In组分为0；所述多量子阱由周期为n的阱层103x和垒层103j构成，周期数优选为8对。所述多量子阱的局域量子态量子限制层103y至少具有4组子局域量子态层每周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光二极管，包括：N型氮化物半导体，多量子阱和P型氮化物半导体，所述多量子阱由阱层和垒层组成的若干个周期结构，多量子阱的阱层两侧具有局域量子态量子限制层，所述局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，分别包括第一、二、三、四子局域量子态层和第一、二、三、四子垒层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物半导体发光二极管，包括：N型氮化物半导体，多量子阱和P型氮化物半导体，所述多量子阱由阱层和垒层组成的若干个周期结构，多量子阱的阱层两侧具有局域量子态量子限制层，所述局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，分别包括第一、二、三、四子局域量子态层和第一、二、三、四子垒层。2.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光二极管，其特征在于：所述第一、第四子局域量子态层的厚度为1~5埃米，In组分从0渐变至0.1再渐变至0.05，在In组分变化至0.1位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光。3.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光二极管，其特征在于：所述第一、第四子垒层的厚度为1~5埃米，In组分为0.05。4.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光二极管，其特征在于：所述第二、第三子局域量子态层的厚度为1~5埃米，In组分从0.5渐变至1.5再渐变至0.5，在In组分变化至0.15位置无恒定的In组分区，形成I...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，周启伦，钟志白，臧雅姝，徐宸科，李志明，杜伟华，邓和清，林峰，李水清，陈松岩，康俊勇，
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