一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构制造技术

本发明专利技术属于半导体光电子材料领域，提供了一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构，包括由下而上设置的蓝宝石衬底层、GaN低温形核层、U‑GaN层、N‑GaN层、含有应变补偿结构的InGaN量子点有源区、电子阻挡层和P‑GaN层，所述含有应变补偿结构的InGaN量子点有源区包括底垒层、顶垒层、位于底垒层和顶垒层之间的多个InGaN量子点层和设置在各个InGaN量子点层之间的中间垒层，所述中间垒层包括应变补偿层，所述应变补偿层为晶格常数小于GaN的垒层。通过在InGaN量子点LED外延结构中引入应变补偿结构，本发明专利技术带来如下有益效果：(1)消除了多层量子点结构中的应变积累；(2)提高了InGaN量子点生长的可控性。

An InGaN Quantum Dot LED Epitaxy with Strain Compensation Structure

The invention belongs to the field of semiconductor optoelectronic materials, and provides an InGaN quantum dot LED epitaxy structure with a strain compensation structure, including a sapphire substrate layer, a GaN cryogenic nucleation layer, a U GaN layer, a N GaN layer, an InGaN quantum dot active region containing a strain compensation structure, an electronic barrier layer and a P GaN layer, the InGaN quantum dot containing a strain compensation structure. The active region includes a bottom barrier layer, a top barrier layer, multiple InGaN quantum dot layers between the bottom barrier layer and the top barrier layer, and an intermediate barrier layer between each InGaN quantum dot layer. The intermediate barrier layer includes a strain compensation layer, and the strain compensation layer is a barrier layer whose lattice constant is less than GaN. By introducing strain compensation structure into the epitaxy structure of InGaN quantum dot LED, the invention has the following beneficial effects: (1) eliminating strain accumulation in multi-layer quantum dot structure; (2) improving the controllability of InGaN quantum dot growth.

【技术实现步骤摘要】
一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构
本专利技术属于半导体光电子材料领域，特别涉及一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构。
技术介绍
GaN基LED被称为第四代照明光源，具有能耗低、寿命长、体积小、亮度高等优点，已逐渐取代传统的白炽灯与荧光灯，成为照明市场的主流光源。GaN基LED中，最成功的蓝光LED内量子效率最高达到90%以上，外量子效率也达到80%。蓝光LED能量转换效率高、能耗低、寿命长，为照明产业带来了一场空前的技术革命，蓝光LED的专利技术人中村修二、天野浩、赤崎勇三人也因此获得了2014年诺贝尔物理学奖。蓝光LED所采用的发光材料为InGaN/GaN多量子阱，其中InGaN层为量子阱层，GaN为垒层。发光波长可通过改变垒层的In组分及厚度来调节。InGaN材料的发光波长主要取决于其带隙宽度，In组分越高，带隙越窄，波长越长。通过改变In组分，波长在紫外到红外范围内连续可调。但在LED外延结构中，InGaN量子阱中的In组分受到了GaN基底材料的限制。随着In组分的提高，InGaN材料晶格常数增大。当InGaN/GaN多量子阱的发光波长由蓝光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构，其特征在于，包括由下而上依次设置的蓝宝石衬底层、GaN低温形核层、U‑GaN层、N‑GaN层、含有应变补偿结构的InGaN量子点有源区、电子阻挡层和P‑GaN层，所述含有应变补偿结构的InGaN量子点有源区包括底垒层、顶垒层、位于底垒层和顶垒层之间的多个InGaN量子点层和设置在各个InGaN量子点层之间的中间垒层，所述中间垒层包括应变补偿层，所述应变补偿层为晶格常数小于GaN的垒层。

【技术特征摘要】
1.一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构，其特征在于，包括由下而上依次设置的蓝宝石衬底层、GaN低温形核层、U-GaN层、N-GaN层、含有应变补偿结构的InGaN量子点有源区、电子阻挡层和P-GaN层，所述含有应变补偿结构的InGaN量子点有源区包括底垒层、顶垒层、位于底垒层和顶垒层之间的多个InGaN量子点层和设置在各个InGaN量子点层之间的中间垒层，所述中间垒层包括应变补偿层，所述应变补偿层为晶格常数小于GaN的垒层。2.根据权利要求1所述的一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构，其特征在于，所述中间垒层还包括紧邻所述应变补偿层并分别位于其上方和下方的GaN上垒层和GaN下垒层。3.根据权利要求1所述的一种具有应变补偿结构的InGaN量子点LED外延结构，其特征在于，所述应变补偿层的材料为AlN、AlGaN及AlGaInN三种材料中的任意一种，或者任意几种的组合。4.根据权利要求1所述的一种具有应...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志刚，卢太平，董海亮，梁建，马淑芳，贾伟，李天保，许并社，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14