本发明专利技术揭示了一种非对称多量子阱结构的蓝光ＬＥＤ及其制作方法，所述蓝光ＬＥＤ包括：蓝宝石衬底层、未掺杂的ＧａＮ层、ｎ型ＧａＮ层、有源区及ｐ型ＧａＮ层，所述有源区包括一个或连续两个窄能隙量子阱结构区、及在所述窄能隙量子阱结构区上连续生长的至少五个蓝光量子阱结构区，所述制作方法为在所述蓝宝石衬底层上依次生长所述未掺杂的ＧａＮ层、所述ｎ型ＧａＮ层、所述有源区及所述ｐ型ＧａＮ层。本发明专利技术提供的非对称多量子阱结构的蓝光ＬＥＤ及其制作方法，能够在不增加生长工艺的复杂性和ＭＯ源种类的情况下有效提高蓝光ＬＥＤ的亮度及寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非对称多量子阱结构的蓝光LED及其制作方法，特别涉及一种高亮度长寿命GaN基非对称多量子阱结构的蓝光LED及其制作方法。
技术介绍
GaN基蓝光发光二极管(Blue LED)是全色显示以及高密度DVD(HD-DVD)激光头的主导力量；同时，高性能的蓝光LED可以通过激发荧光粉获得白光，从而实现人类长久以来的梦想-全固态白光照明光源。随着器件性能的进一步提高，目前半导体发光二极管已经逐渐渗透到液晶电视背光，液晶电脑显示屏背光等高端领域，并且大有取代日光灯而进入千家万户之势。半导体发光二极管是利用电子和空穴分别从n-型掺杂区和p-型掺杂区到达有源区进行复合产生辐射跃迁而发光的。但是，首先由于n-GaN层的电子浓度一般高于p-GaN层中的空穴浓度几个数量级，这样会导致发光界面靠近P层，当发光界面靠近P层时，只有靠近P层的l-2个量子阱的辐射跃迁对发光有贡献，亮度上很难有较大突破，同时由于发光界面靠近P层，因此离p层较远的量子阱由于淬灭中心的存在，发生非辐射跃迁的几率增加，导致产生的焦耳热增多，进而会使器件的寿命难以有效提高；其次，由于空穴与电子在浓度和迁移率方面存在较大差距，使电子比空穴易于输运到更深层的量子阱有源区，而多余的电子由于无法与空穴复合，最终会形成无效电流，从而降低器件的电流注入效率；最后，由于氮化镓基发光二极管中存在极化效应，使得量子阱中存在很强的极化电场，电子和空穴被空间分离导致辐射复合几率显著降低，因此人们通常采用较窄的量子阱结构来增加电子空穴的辐射复合几率，但是较窄的量子阱结构会导致电子和空穴的俘获几率较低，降低发光二极管电流注入效率。因此，高亮度长寿命电流注入率高的蓝光LED —直是产业界关注的焦点。为了增加发光二极管的电流注入效率，降低其热阻，延长其寿命，己有各种结构被提出并加以应用，例如氮化镓基蓝光发光二极管中采用AlGaN做电子阻挡层，虽然可以增加电流注入效率，但由于很难获得高质量的AlGaN晶体，产生的缺陷会降低电子空穴辐射复合几率。再比如采用电子俘获发射层技术，虽然可以在一定程度上增加电子的俘获几率，但此技术无一例外的采用低In组份的宽能隙结构层，由于对电子的限制作用有限，因此这种结构只对相邻的量子阱有效，靠后的量子阱不会由于该层的存在而显著的增加电子的俘获几率。又比如在此基础上专利技术的原位电子俘获发射层，这种结构是在每个量子阱前都生长有电子俘获发射层，但该结构仍然釆用宽能隙结构层，而且也增加了工艺的复杂性和不必要的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术方案是提供一种非对称多量子阱结构的蓝光LED及其制作方法。为解决上述技术方案，本专利技术提供一种非对称多量子阱结构的蓝光LED，包括蓝宝石衬底层、未掺杂的GaN层、n型GaN层、有源区及p型GaN层，上述五者依次排列，所述有源区包括一个或连续两个窄能隙量子阱结构区、及在所述窄能隙量子阱结构区上连续生长的至少五个蓝光量子阱结构区，其中，所述窄能隙量子阱结构区的势垒层厚度薄于8nm，以增加电子的隧穿几率，所述窄能隙量子阱结构区的势阱层厚度厚于3rai，以增加窄能隙量子阱储存电子的能力，所述蓝光量子阱的势阱层薄于2咖，以增加电子空穴辐射复合的几率。较佳地，所述每一个窄能隙量子阱结构区的势阱层优选厚度为3nm-4nm，其势垒层优选厚度为5-8nm。较佳地，所述每一个窄能隙量子阱结构区为高铟组份窄能隙量子阱结构区，其势阱层的铟组份介于25%-35%之间。较佳地，所述每一个蓝光量子阱结构区的势阱层优选厚度为卜2rai，其势垒层优选厚度为10-15nra。较佳地，所述每一个蓝光量子阱结构区的势阱层的铟组份介于10%-15%之间。本专利技术还提供一种制作非对称多量子阱结构的蓝光LED的方法，包括以下步骤步骤1、在蓝宝石衬底上依次生长未掺杂的GaN层及n型GaN层；步骤2、在所述n型GaN层上生成一个或两个高铟组份的窄能隙量子阱结构区，其中，制作所述高铟组份窄能隙量子阱结构区的势垒层的工艺条件为生长温度范围为750°C-850°C，反应腔压力范围为100-400Torr， NH3流速范围为10-24L/min， TEGa流速范围为200-300sccm,制作所述高铟组份的窄能隙量子阱结构区的势阱层的工艺条件为反应腔压力范围为100-400Torr,生长温度范围为65(TC-72(TC ， NH3流速范围为10-24L/min， TEGa的流速范围为40-180sccm， TMIn流速为600sccm-700sccm;步骤3、在所述高铟组份窄能隙量子阱结构区上生长至少5个蓝光量子阱结构区，其中，制作所述蓝光量子阱结构中的蓝光量子阱势垒层的工艺条件为生长温度范围为790-930°C，反应腔压力范围为100-400Torr，NH3流速范围为10-24L/min，TEGa流速范围为200-300sccm，5制作所述蓝光量子阱结构中的蓝光量子阱势阱层的工艺条件为铟组份介于10%-15%之间，反应腔压力范围为100-400Torr，生长温度范围为680-780°C， NH3流速范围为10-24L/min， TEGa 流速范围为40-180sccm， TMIn流速范围为450-480sccm; 步骤4、在所述蓝光量子阱结构区上生成p型GaN层。较佳地，所述窄能隙量子阱结构区的势垒层及势阱层的生长温度比所述蓝光量子阱势垒 层和势阱层的生长温度低4(TC-80。C。本专利技术的有益效果在于不增加生长工艺的复杂性和MO源的种类，有效的提高蓝光LED 的亮度及寿命。附图说明图1为非对称多量子阱结构的蓝光LED结构示意图。图2为非对称多量子阱结构的蓝光LED的制作方法流程图。图3为2个窄能隙量子阱结构区、及5个蓝光量子阱结构区生长温度随时间的变化曲线。 图4为非对称多量子阱结构的蓝光LED能级示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。请参阅图l，蓝光LED的非对称多量子阱结构包括蓝宝石衬底1、未掺杂的GaN层2、 n 型GaN层3、有源区、p型GaN层8。所述有源区包括2个窄能隙量子阱结构区、及5个蓝 光量子阱结构区。所述窄能隙量子阱结构区包括窄能隙量子阱势垒层4及窄能隙量子阱势阱 层5，所述蓝光量子阱结构区包括蓝光量子阱势垒层6及蓝光量子阱势阱层7，所述窄能隙量 子阱结构区为高铟组份窄能隙量子阱结构区。蓝宝石衬底1向上依次生长有未掺杂的GaN层2、 n型GaN层3、 2个窄能隙量子阱结构 区、5个蓝光量子阱结构区及p型GaN层8。生长所述窄能隙量子阱结构区时，先生长窄能隙 量子阱势垒层4，再生长窄能隙量子阱势阱层5;生长所述蓝光量子阱结构区时，先生长蓝光 量子阱势阱层7，再生长蓝光量子阱势垒层6。有源区的生长均以势垒层开始，并以势垒层结 束。相邻两个窄能隙量子阱结构区共用窄能隙量子阱势垒层4，相邻两个蓝光量子阱结构区公 用蓝光量子阱势垒层6，相邻的窄能隙量子阱结构区及蓝光量子阱结构区共用窄能隙量子阱势 垒层4。本专利技术提供的非对称多量子阱结构的蓝光LED,其窄能隙量子阱结构区也可以为一个， 蓝光量子阱结构区的个数可以为5个以上，但是窄能隙量子阱结构区及蓝光量子阱结构区的 总数应在7个或以上，则本专利技术提供的非对称多量子阱结构的蓝光LE本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非对称多量子阱结构的蓝光ＬＥＤ，包括蓝宝石衬底层、未掺杂的ＧａＮ层、ｎ型ＧａＮ层、有源区及ｐ型ＧａＮ层，上述五者依次排列，其特征在于：所述有源区包括一个或连续两个窄能隙量子阱结构区、及在所述窄能隙量子阱结构区上连续生长的至少五个蓝光量子阱结构区，其中，所述窄能隙量子阱结构区的势垒层厚度薄于８ｎｍ，以增加电子的隧穿几率，所述窄能隙量子阱结构区的势阱层厚度厚于３ｎｍ，以增加窄能隙量子阱储存电子的能力，所述蓝光量子阱的势阱层薄于２ｎｍ，以增加电子空穴辐射复合的几率。
【技术特征摘要】
1、一种非对称多量子阱结构的蓝光LED，包括蓝宝石衬底层、未掺杂的GaN层、n型GaN层、有源区及p型GaN层，上述五者依次排列，其特征在于所述有源区包括一个或连续两个窄能隙量子阱结构区、及在所述窄能隙量子阱结构区上连续生长的至少五个蓝光量子阱结构区，其中，所述窄能隙量子阱结构区的势垒层厚度薄于8nm，以增加电子的隧穿几率，所述窄能隙量子阱结构区的势阱层厚度厚于3nm，以增加窄能隙量子阱储存电子的能力，所述蓝光量子阱的势阱层薄于2nm，以增加电子空穴辐射复合的几率。2、 如权利要求1所述的非对称多量子阱结构的蓝光LED,其特征在于所述每一个窄能 隙量子阱结构区的势阱层优选厚度为3nm-4nm，其势垒层优选厚度为5-8咖。3、 如权利要求1所述的非对称多量子阱结构的蓝光LED，其特征在于所述每一个窄能 隙量子阱结构区为高铟组份窄能隙量子阱结构区，其势阱层的铟组份介于25%-35%之间。4、 如权利要求1所述的非对称多量子阱结构的蓝光LED，其特征在于所述每一个蓝光 量子阱结构区的势阱层优选厚度为l-2nm,其势垒层优选厚度为10-15nm。5、 如权利要求1所述的非对称多量子阱结构的蓝光LED,其特征在于所述每一个蓝光 量子阱结构区的势阱层的铟组份介于10%-15%之间。6、 一种制作非对称多量子阱结构的蓝光LED的方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1、在蓝宝石衬底上依次生长未掺杂的GaN层及n型GaN层；步骤2、在所述n型GaN层上生成一个或两个高铟组份的窄能隙量子阱结...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘善鹏，李淼，董云飞，潘尧波，郝茂盛，
申请(专利权)人：上海蓝光科技有限公司，彩虹集团公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。