一种多量子阱结构及发光二极管制造技术

本实用新型专利技术属于半导体技术领域，尤其涉及一种多量子阱结构及发光二极管，其中多量子阱结构包括第一量子阱层、第二量子阱层和第三量子阱层，所述第三量子阱层由第三阱层和第三垒层交替层叠而成，其特征在于：所述第三垒层包括依次层叠的第一GaN子层、第一InGaN子层、第二InGaN子层、第三InGaN子层、第二GaN子层。本实用新型专利技术可以减少电子溢流及空穴穿隧效应，进而降低发光区非辐射复合效率并改善efficiency droop效应。droop效应。droop效应。

【技术实现步骤摘要】
一种多量子阱结构及发光二极管


[0001]本技术属于半导体
，尤其涉及一种多量子阱结构及包括其的发光二极管。

技术介绍

[0002]目前常见的氮化镓基半导体发光外延片，包括衬底、以及依次生长在衬底上的N型层、量子阱层、电子阻挡层和P型层，其中量子阱层是由阱层和垒层交替层叠而形成，例如InGaN和GaN交替层叠而成。当发光外延片通入正向电流时，N型层中的电子和P型层中的空穴在量子阱层内复合，并且发光。
[0003]然而，现有技术中，由于电子与空穴的移动速率不同导致电子容易溢流到P型层区，以及电子和空穴在量子阱内的复合不均匀，导致外延片发光效率低及efficient droop等技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述的技术问题，本技术提供一种多量子阱结构及发光二极管，其中多量子阱结构包括三层量子阱层，并且最后一个量子阱层的垒层由第一GaN子层、第一InGaN子层、第二InGaN子层、第三InGaN子层、第二GaN子层层叠而成，可以减少电子溢流及空穴穿隧效果，进而降低发光区非辐射复合效率并改善efficiency droop效应。具体技术方案如下：
[0005]一种多量子阱结构，包括依次层叠的第一量子阱层、第二量子阱层和第三量子阱层，所述第三量子阱层由第三阱层和第三垒层交替层叠而成，其特征在于：所述第三垒层包括依次层叠的第一GaN子层、第一InGaN子层、第二InGaN子层、第三InGaN子层、第二GaN子层。
[0006]优选的，所述第二InGaN子层中In的含量大于第一InGaN子层中In的含量，并且，第二InGaN子层中In的含量大于第三InGaN子层中In的含量。
[0007]优选的，所述第一InGaN子层沿着生长方向，In含量逐渐增加至。
[0008]优选的，所述第三InGaN子层沿着生长方向，In含量由逐渐降低至。
[0009]优选的，所述第三垒层中In的含量范围为0~10%。
[0010]优选的，所述第一量子阱层由第一阱层和第一垒层交替层叠而成，所述第一阱层为InGaN层，第一垒层为含Al的材料层。
[0011]优选的，所述第一垒层为AlGaN层，所述Al组分范围为0~10%。
[0012]优选的，所述第二量子阱层由第二阱层和第二垒层交替层叠而成，所述第二阱层为InGaN层，第二垒层为GaN层。
[0013]同时，本技术还提供一种发光二极管，至少包括：衬底，以及依次层叠在衬底之上的缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层和接触层，以及分别与N型半导体层和P型半导体层连接的N电极和P电极，其中的多量子阱层为上述的结构。
[0014]优选的，所述电子阻挡层包括AlGaN层和AlInGaN层交替层叠的多层结构。
[0015]本技术至少具有的有益效果：
[0016]本技术的多量子阱结构可以减少电子溢流及空穴穿隧效应的效果，进而降低发光区非辐射复合效率并改善efficiency droop效应。其中，
[0017]（1）第一量子阱层中第一垒层为能障较高的AlGaN层，通过增加第一垒层能障来减少电子溢流，并且使第一量子阱层、第二量子阱和第三量子阱中的电子分布更均匀；
[0018]（2）第二量子阱层中第二垒层为GaN层，其作为第一量子阱层和第三量子阱的过渡层，可以减少因为第一量子阱层和第三量子阱层材料之间不匹配而产生的应力变大问题；
[0019]（3）第三量子阱中第三垒层包括第一GaN子层、第一InGaN子层、第二InGaN子层、第三InGaN子层、第二GaN子层，并且In含量从第一InGaN子层到第二InGaN子层增加，从第二InGaN子层到第三InGaN子层减少，该第三垒层可以降低其中间区域的能障，利用穿隧效应使P型半导体层注入和传递进入多量子阱结构内的空穴量增加，提高发光效率。
附图说明
[0020]图1为本技术之多量子阱结构截面结构示意图。
[0021]图2为本技术之发光二极管截面结构示意图。
具体实施方式
[0022]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本技术。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0023]图1示出了多量子阱结构截面结构示意图。
[0024]参看附图1，本技术公开的一种多量子阱结构500，包括依次层叠的第一量子阱层510、第二量子阱层520和第三量子阱层530。
[0025]其中，第一量子阱层510由第一阱层511和第一垒层512交替层叠而成，第一阱层511为InGaN层，厚度为20~40埃，第一垒层512为含Al的材料层，厚度为70~140埃，第一阱层511和第一垒层512的交替层叠周期数为2~4。进一步地，第一垒层512可以为AlGaN层，并且Al组分范围为0~10%，优选为2%。由于AlGaN层能障较高，通过增加第一垒层512能障来减少电子溢流，并且使第一量子阱层510、第二量子阱层520和第三量子阱层530中的电子分布更均匀。
[0026]第二量子阱层520由第二阱层521和第二垒层522交替层叠而成，第二阱层521为InGaN层，厚度为20~40埃，第二垒层522为GaN层，厚度为70~140埃，第二阱层521和第二垒层522的交替层叠周期数为2~4。GaN层作为第一量子阱层510和第三量子阱层530的过渡层，可以减少因为第一量子阱层510和第三量子阱层530材料之间不匹配而产生的应力变大问题。
[0027]第三量子阱层530由第三阱层531和第三垒层532交替层叠而成，第三阱层531为InGaN层，厚度为20~40埃，第三垒层532包括依次层叠的第一GaN子层、第一InGaN子层、第二InGaN子层、第三InGaN子层、第二GaN子层，第三垒层532的总厚度范围为70~140埃，第三阱层531和第三垒层532的交替层叠周期数为2~4。
[0028]在第三垒层532的生长过程中，第一InGaN子层沿着生长方向，In含量逐渐增加，第
三InGaN子层沿着生长方向，In含量由逐渐降低，使得第二InGaN子层中In的含量大于第一InGaN子层中In的含量，并且，第二InGaN子层中In的含量大于第三InGaN子层中In的含量。
[0029]第三垒层532中In的含量范围为0~10%，优选为2%。其中，第二InGaN子层的In含量可以为10%，第一InGaN子层沿着生长方向，In含量由0逐渐增加至10%，第三InGaN子层沿着生长方向，In含量由10%逐渐降低至0。该第三垒层532可通过降低其中间区域的能障，利用穿隧效应使P型半导体层注入和传递进入多量子阱结构500内的空穴量增加，提高发光效率。
[0030]本技术多量子阱结构500可以减少电子溢流及空穴穿隧效应的效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多量子阱结构，包括依次层叠的第一量子阱层、第二量子阱层和第三量子阱层，所述第三量子阱层由第三阱层和第三垒层交替层叠而成，其特征在于：所述第三垒层包括依次层叠的第一GaN子层、第一InGaN子层、第二InGaN子层、第三InGaN子层、第二GaN子层。2.根据权利要求1所述的一种多量子阱结构，其特征在于：所述第二InGaN子层中In的含量大于第一InGaN子层中In的含量，并且，第二InGaN子层中In的含量大于第三InGaN子层中In的含量。3.根据权利要求2所述的一种多量子阱结构，其特征在于：所述第一InGaN子层沿着生长方向，In含量逐渐增加至。4.根据权利要求2所述的一种多量子阱结构，其特征在于：所述第三InGaN子层沿着生长方向，In含量由逐渐降低至。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家安，李政鸿，林兓兓，张家豪，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：新型
国别省市：