一种近红外LED外延结构制作方法及外延结构技术

本申请实施例公开了一种近红外LED外延结构制作方法及外延结构，该制作方法包括：在衬底表面依次形成N型层、发光层、P型层、过渡层以及欧姆接触层，欧姆接触层为GaP层，P型层包括P型限制层和P型窗口层，P型窗口层为Al

【技术实现步骤摘要】
一种近红外LED外延结构制作方法及外延结构


[0001]本申请涉及LED
，尤其涉及一种近红外LED外延结构制作方法以及近红外LED外延结构。

技术介绍

[0002]近红外光作为人们最早发现的不可见光，在21世纪受到了广泛的关注，并且由于近红外光具有无破坏性、穿透性强等特点，在摄像头、材料分析、遥控、探测以及生物医疗等领域均有广泛的应用，因此得以飞速发展。
[0003]近红外LED外延结构一般以GaAs材料为基底，主体结构为以AlGaAs材料为主的As系材料。已知AlGaAs材料与GaAs材料的晶格常数基本一致，能够使得AlGaAs材料与GaAs材料具有较好的晶格匹配度，但是由于AlGaAs材料化学性质较活泼，不适合作为表层欧姆接触层，通常利用GaP材料作为表层欧姆接触层。
[0004]然而，AlGaAs材料与GaP材料存在较大的晶格失配以及带隙错位，即使得窗口层与欧姆接触层之间存在较大的晶格失配和带隙错位，从而会影响近红外LED的工作性能。因此，提供一种近红外LED外延结构制作方法，以较好的实现窗口层与欧姆接触层之间晶格与带隙的过渡，成为了本领域技术人员的研究重点。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种近红外LED外延结构制作方法，利用所述制作方法制得的近红外LED外延结构具有晶格和能带均匀过渡的过渡层，所述过渡层能够比较稳定的实现窗口层与欧姆接触层之间晶格与带隙的过渡，有助于提高近红外LED的工作性能。
[0006]为解决上述问题，本申请实施例提供了如下技术方案：
[0007]一种近红外LED外延结构制作方法，该制作方法包括：
[0008]提供一衬底；
[0009]在所述衬底表面，沿背离所述衬底表面一侧依次形成N型层、发光层、P型层，所述P型层包括沿所述衬底表面一侧依次排布的P型限制层和P型窗口层，其中，所述P型窗口层为Al
x
Ga1‑
x
As层，0.1<x<0.5；
[0010]在所述P型层背离所述衬底表面一侧形成过渡层，形成所述过渡层包括：
[0011]在所述P型层背离所述衬底表面一侧形成第一过渡层，所述第一过渡层为Al
y
Ga1‑
y
As层，0≤y≤x，所述第一过渡层中的Al组分含量，沿背离所述衬底表面的方向从x均匀减小直至为0；
[0012]在所述第一过渡层背离所述衬底表面一侧形成第二过渡层，所述第二过渡层为GaAs1‑
z P
z
层，0≤z≤1，形成所述第二过渡层包括：
[0013]根据P/(P+As)的值，控制所述第二过渡层的生长速度，在所述第一过渡层背离所述衬底表面一侧形成所述第二过渡层，所述第二过渡层中的P组分含量，沿背离所述衬底表
面的方向从0均匀增加直至为1，其中，形成所述第二过渡层的反应源包括磷烷和砷烷，P/(P+As)为所述反应源中磷烷含量占磷烷与砷烷含量总和的比例；
[0014]在所述过渡层背离所述衬底表面一侧形成欧姆接触层，所述欧姆接触层为GaP层。
[0015]可选的，根据P/(P+As)的值，控制所述第二过渡层的生长速度，在所述第一过渡层背离所述衬底表面一侧形成所述第二过渡层包括：
[0016]P/(P+As)的值小于第一预设值，在第一预设时间内，控制所述第二过渡层的生长速度从第一生长速度匀速降低至第二生长速度，形成第一子过渡层；
[0017]P/(P+As)的值在所述第一预设值和第二预设值之间，包括端点值，在第二预设时间内，控制所述第二过渡层的生长速度为所述第二生长速度，在所述第一子过渡层背离所述衬底表面一侧形成第二子过渡层；
[0018]P/(P+As)的值大于第二预设值，在第三预设时间内，控制所述第二过渡层的生长速度从所述第二生长速度匀速增加为第三生长速度，在所述第二子过渡层背离所述衬底表面一侧形成第三子过渡层；
[0019]其中，所述第一预设值为0.2，所述第二预设值为0.7，所述第一生长速度的取值范围为所述第二生长速度的取值范围为所述第三生长速度的取值范围为并且所述第一子过渡层的厚度的取值范围为10nm～15nm，所述第二子过渡层的厚度的取值范围为5nm～15nm，所述第三子过渡层的厚度的取值范围为5nm～15nm。
[0020]可选的，还包括：
[0021]在所述衬底表面形成所述N型层、所述发光层、所述P型层、所述过渡层以及所述欧姆接触层之前，在所述衬底表面形成缓冲层，所述缓冲层覆盖所述衬底表面；
[0022]其中，所述缓冲层为GaAs层，并且所述缓冲层厚度的取值范围为200nm～1000nm。
[0023]一种近红外LED外延结构，该外延结构包括：
[0024]衬底；
[0025]位于所述衬底表面，并沿背离所述衬底表面一侧依次排布的N型层、发光层、P型层，所述P型层包括沿所述衬底表面一侧依次排布的P型限制层和P型窗口层，其中，所述P型窗口层为Al
x
Ga1‑
x
As层，0.1<x<0.5；
[0026]位于所述P型层背离所述衬底表面一侧的过渡层，所述过渡层包括第一过渡层和第二过渡层，其中，所述第一过渡层为Al
y
Ga1‑
y
As层，0≤y≤x，所述第一过渡层中的Al组分含量，沿背离所述衬底表面的方向从x均匀减小直至为0，所述第二过渡层为GaAs1‑
z P
z
，0≤z≤1，所述第二过渡层中的P组分含量，沿背离所述衬底表面的方向从0均匀增加直至为1；
[0027]位于所述过渡层背离所述衬底表面一侧的欧姆接触层，所述欧姆接触层为GaP层。
[0028]可选的，所述第一过渡层厚度的取值范围为5nm～10nm；
[0029]所述第二过渡层包括沿背离所述衬底表面一侧依次排布的第一子过渡层、第二子过渡层以及第三子过渡层，所述第一子过渡层的厚度的取值范围为10nm～15nm，所述第二子过渡层的厚度的取值范围为5nm～15nm，所述第三子过渡层的厚度的取值范围为5nm～15nm。
[0030]可选的，所述N型层包括沿背离所述衬底表面一侧依次排布的N型腐蚀截止层、N型欧姆接触层、N型窗口层以及N型限制层；
[0031]其中，所述N型腐蚀截止层为GaInP层，厚度的取值范围为200nm～500nm；所述N型欧姆接触层为GaAs层，厚度的取值范围为30nm～100nm；所述N型窗口层为Al
a
Ga1‑
a
As层，0.1<a<0.5，厚度的取值范围为5000nm～10000nm；所述N型限制层为Al
b
Ga1‑
b
As层，0.2<b<1.0，且a<b，厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外LED外延结构制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底表面，沿背离所述衬底表面一侧依次形成N型层、发光层、P型层，所述P型层包括沿所述衬底表面一侧依次排布的P型限制层和P型窗口层，其中，所述P型窗口层为Al
x
Ga1‑
x
As层，0.1<x<0.5；在所述P型层背离所述衬底表面一侧形成过渡层，形成所述过渡层包括：在所述P型层背离所述衬底表面一侧形成第一过渡层，所述第一过渡层为Al
y
Ga1‑
y
As层，0≤y≤x，所述第一过渡层中的Al组分含量，沿背离所述衬底表面的方向从x均匀减小直至为0；在所述第一过渡层背离所述衬底表面一侧形成第二过渡层，所述第二过渡层为GaAs1‑
z P
z
层，0≤z≤1，形成所述第二过渡层包括：根据P/(P+As)的值，控制所述第二过渡层的生长速度，在所述第一过渡层背离所述衬底表面一侧形成所述第二过渡层，所述第二过渡层中的P组分含量，沿背离所述衬底表面的方向从0均匀增加直至为1，其中，形成所述第二过渡层的反应源包括磷烷和砷烷，P/(P+As)为所述反应源中磷烷含量占磷烷与砷烷含量总和的比例；在所述过渡层背离所述衬底表面一侧形成欧姆接触层，所述欧姆接触层为GaP层。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，根据P/(P+As)的值，控制所述第二过渡层的生长速度，在所述第一过渡层背离所述衬底表面一侧形成所述第二过渡层包括：P/(P+As)的值小于第一预设值，在第一预设时间内，控制所述第二过渡层的生长速度从第一生长速度匀速降低至第二生长速度，形成第一子过渡层；P/(P+As)的值在所述第一预设值和第二预设值之间，包括端点值，在第二预设时间内，控制所述第二过渡层的生长速度为所述第二生长速度，在所述第一子过渡层背离所述衬底表面一侧形成第二子过渡层；P/(P+As)的值大于第二预设值，在第三预设时间内，控制所述第二过渡层的生长速度从所述第二生长速度匀速增加为第三生长速度，在所述第二子过渡层背离所述衬底表面一侧形成第三子过渡层；其中，所述第一预设值为0.2，所述第二预设值为0.7，所述第一生长速度的取值范围为所述第二生长速度的取值范围为所述第三生长速度的取值范围为并且所述第一子过渡层的厚度的取值范围为10nm～15nm，所述第二子过渡层的厚度的取值范围为5nm～15nm，所述第三子过渡层的厚度的取值范围为5nm～15nm。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，还包括：在所述衬底表面形成所述N型层、所述发光层、所述P型层、所述过渡层以及所述欧姆接触层之前，在所述衬底表面形成缓冲层，所述缓冲层覆盖所述衬底表面；其中，所述缓冲层为GaAs层，并且所述缓冲层厚度的取值范围为200nm～1000nm。4.一种近红外LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面，并沿背离所述衬底表面一侧依次排布的N型层、发光层、P型层，所述P型层包括沿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥，蔡和勋，马英杰，伏兵，许宗琦，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：