一种具有复合电子阻挡层的发光二极管制造技术

本实用新型专利技术本实用新型专利技术属于半导体制备技术领域，特别涉及一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其至少包括一衬底，以及依次位于所述衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、空穴注入层和P型层，其特征在于：所述空穴注入层与所述P型层之间还包括一由含铝不含镓的三族氮化物组成的复合电子阻挡层。

A light emitting diode with a composite electronic barrier layer

The utility model belongs to the technical field of semiconductor preparation, in particular to a composite light emitting diode electron blocking layer, which at least comprises a substrate, and are positioned in the substrate buffer layer, N layer, a multi quantum well layer, a hole injection layer and P layer, which is characterized in that: the hole injection barrier layer by a composite electronic aluminum gallium nitride containing three components included between the layer and the P layer.

【技术实现步骤摘要】
一种具有复合电子阻挡层的发光二极管
本技术属于半导体制备
，特别涉及一种具有复合电子阻挡层的发光二极管。
技术介绍
发光二极管（LED，LightEmittingDiode）是一种外延固体发光器件，通过在器件两端加载正向电压，电子和空穴在有源区复合产生大量光子，电能转化为光能。而氮化镓基外延是继Si和GaAs之后的第三代外延材料，近年来发展较为迅速。但同样也面临着很多问题，例如，当LED处于工作状态时，大量的电子会从有源层溢出，使得发光效率大大降低。目前常采用的解决方法是在多量子阱层之后生长一层P型氮化铝镓电子阻挡层，用以减少电子的溢出，同时还可以显著降低外延片中P型层的位错密度，减弱镁的自补偿效应以及减少甚至抑制非辐射复合中心的产生，提高空穴的注入效率。目前大部分P型氮化铝镓是铝组分是恒定不变的单层结构，随着镁的增加，氮化铝镓中空穴浓度单调上升，当空穴浓度达到最大后，随着镁的继续增加，镁的自补偿效应，使空穴浓度反而下降，且材料劣化产生裂纹。因此，P型电子阻挡层结构的设计对氮化镓基LED的内量子效率和发光效率有很重要的影响。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其至少包括一衬底，以及依次位于所述衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、空穴注入层和P型层，其特征在于：所述空穴注入层与所述P型层之间还包括一由含铝不含镓的三族氮化物组成的复合电子阻挡层。优选的，所述复合电子阻挡层为AlN子层与AlInN子层组成的周期性结构。优选的，所述复合电子阻挡层为未掺杂氮化物层。优选的，所述复合电子阻挡层为不含镓的氮化物层。优选的，所述复合电子阻挡层的厚度为5Å~500Å。优选的，所述复合电子阻挡层的周期数为1~20。优选的，一个周期的AlN子层与AlInN子层的厚度为5Å~100Å。优选的，所述空穴注入层为P型掺杂的AlInGaN层。优选的，所述空穴注入层的厚度为10Å~1000Å。优选的，所述AlInN子层的厚度大于所述AlN子层的厚度。优选的，所述AlInN子层的厚度A与AlN子层的厚度B的比值为：B/(A+B)=0.1~0.4。本技术通过在发光二极管的空穴注入层与P型层之间插入一复合电子阻挡层，复合电子阻挡层为未掺杂的AlInN子层和AlN子层组成的周期性结构，不含有镓源，同时配合适当AlInN子层与AlN子层的厚度达到低阻值高电子阻挡的效果，同时AlN子层高的势垒与AlInN子层会形成二维空穴云，增加空穴横向平面的快速扩散，进而提高Droop效应与发光效率。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1为本技术具体实施方式之发光二极管结构示意图。图2为本技术具体实施方式之复合电子阻挡层结构示意图。图中：100：衬底；200：缓冲层；300：N型层；400：多量子阱层；500：空穴注入层；600：复合电子阻挡层；610：AlN子层；620：AlInN子层；700：P型层。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的具体实施方式进行详细说明。参看附图1，本技术提供的一种具有复合电子阻挡层600的发光二极管包括一衬底100、以及依次位于衬底100上的缓冲层200、N型层300、多量子阱层400、空穴注入层500和P型，其还包括位于空穴注入层500与P型层700之间的由含铝不含镓的三族氮化物组成的复合电子阻挡层600。具体地，复合电子阻挡层600为AlN子层610与AlInN子层620组成的周期性结构，其周期数为1~20，总的厚度为5Å~500Å，且每一周期内AlN子层610与AlInN子层620的厚度为5Å~100Å，由AlN子层610与AlInN子层620组成的复合电子阻挡层600，因不含有镓元素，AlN具有稳定六方铅锌矿结构，相对于含镓含铝的氮化物，其拥有更高的透光度，而且AlN材料的宽带隙能级与优异的电性和热导率，是高温、高频、大功率器件优选的制备材料。本实施例中的复合电子阻挡层600采用AlN子层610与AlInN组成周期性结构，利用AlN子层610高的能障势垒来更有效的阻挡电子过载流效应，同时本实施例提供的电子阻挡层对光的吸收率低，增加透光率。同时，由于AlN材料的电阻率较高，而其热膨胀系数与晶格常数跟氮化镓材料相近，通过设计AlInN子层620620的厚度大于AlN子层610的厚度，并调配AlN子层610的厚度A与AlInN子层620的厚度B比为：B/(A+B)=0.1~0.4。并搭配周期性格构，达到低阻值高电子阻挡的效用，此外，AlN子层610的高势垒作用会与AlInN子层620型层二维空穴云，可增加空穴横向2D平面的快速传输，并降低电子溢流现象，进而改善Droop效应与增加发光二极管的内量子效率。而空穴注入层500为P型掺杂的AlInGaN层，其厚度为50~500A，P型掺杂杂质为铍、镁、钙、锶、钡，本实施例优选P型掺杂杂质为镁。由于P型掺杂的空穴注入层500靠近多量子阱层400能缩短空穴传输路径提高注入效率，同时搭配适当的Al组份与In组份提高镁活化效率，可降低镁源掺杂量，提高外延膜结晶质量并降低无效镁吸光效应。同时由于空穴注入层500设计，后面复合电子阻挡层600可聚焦在降低电子的过载流子效应，并以周期性的超晶格结构降低外延膜的串联阻抗。应当理解的是，上述具体实施方案为本技术的优选实施例，本技术的范围不限于该实施例，凡依本技术所做的任何变更，皆属本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其至少包括一衬底，以及依次位于所述衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、空穴注入层和P型层，其特征在于：所述空穴注入层与所述P型层之间还包括一由含铝不含镓的三族氮化物组成的复合电子阻挡层。

【技术特征摘要】
1.一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其至少包括一衬底，以及依次位于所述衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、空穴注入层和P型层，其特征在于：所述空穴注入层与所述P型层之间还包括一由含铝不含镓的三族氮化物组成的复合电子阻挡层。2.根据权利要求1所述的一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其特征在于：所述复合电子阻挡层为AlN子层与AlInN子层组成的周期性结构。3.根据权利要求1所述的一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其特征在于：所述复合电子阻挡层为未掺杂氮化物层。4.根据权利要求1所述的一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其特征在于：所述复合电子阻挡层的厚度为5Å~500Å。5.根据权利要求2所述的一种具有复合电子阻挡层的发光二极管，其特征在于：一个周期的Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳胜，蔡吉明，林兓兓，张家宏，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34