一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法，涉及发光二极管技术领域，该发光二极管包括衬底以及设于衬底上的外延层；在外延层远离衬底一侧的表面设有一粗化处理后的GaP层，其中，GaP层依次包括电流扩展层及高掺杂GaP层，高掺杂GaP层的厚度为300

【技术实现步骤摘要】
一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发光二极管
，特别涉及一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着发光二极管（LED）的发展，引发了照明及显示器产业的革命，由于发光二极管具有节能环保、寿命长及体积小等优点，其作为新光源照明灯，逐渐取代传统的照明灯，现如今，GaAs基红黄发光二极管芯片是一种被广泛应用的可见光发光二极管，被广泛应用于照明的各个领域。由于GaAs材料具有较高的吸光特性，在GaAs基红黄发光二极管芯片出光时，会被GaAs材料吸收，无法发射回正面，导致GaAs基红黄发光二极管芯片出光效率大大降低。
[0003]目前比较常见的增强GaAs基红黄发光二极管芯片出光效率的方法为通过增加镜面结构，使MQW（量子阱）出光时下方光可以由镜面结构反射回正向，从而达到提高亮度的效果，增强GaAs基红黄发光二极管芯片出光效率通用的金属镜面层主要为Au或Ag作为金属镜面层，但是，外延层为半导体，金属与半导体的界面会形成肖特基接触，只有通过高温退火工艺才能使外延层和金属镜面层达到熔合效果，形成欧姆接触，但是，高温退火又会使金属与外延层进行熔合交换，会导致金属镜面层结构破坏，影响发光二极管的出光效率。
[0004]因此，现有的发光二极管普遍存在采用高温熔合金属镜面层与外延层，导致金属镜面层结构破坏，影响发光二极管的出光效率的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法，旨在解决现有技术中采用高温熔合金属镜面层与外延层，导致金属镜面层结构破坏，影响发光二极管的出光效率的技术问题。
[0006]本专利技术的一方面在于提供一种增强出光效率的发光二极管，所述发光二极管包括：衬底以及设于所述衬底上的外延层；在所述外延层远离所述衬底一侧的表面设有一粗化处理后的GaP层，其中，所述GaP层依次包括电流扩展层及高掺杂GaP层，所述高掺杂GaP层的厚度为300
‑
500
Å
，所述高掺杂GaP层的掺杂剂为镁材料，掺杂浓度为5e
19
cm
‑3‑
7e
19
cm
‑3；在所述粗化处理后的GaP层表面依次设置SiO2介质层及金属镜面层，以使所述金属镜面层无需通过高温退火工艺与所述外延层形成欧姆接触。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过本专利技术提供的一种增强出光效率的发光二极管，在外延层远离衬底一侧的表面设有一粗化处理后的GaP层，该GaP层依次包括电流扩展层及高掺杂GaP层，电流扩展层具有电流扩展作用，能提高载流子交换效率，使得电流在整个器件区分布均匀，电流正下方的电流密度减小，大大提高了该发光二极管的
光提取效率；同时高掺杂GaP层设有粗化处理的表面，在高掺杂GaP层表面依次设置SiO2介质层及金属镜面层，以使金属镜面层反射的光可以经由粗化处理的表面再次反射，达到增强发光二极管的出光效率作用，除此之外，高掺杂GaP层的结构降低了势垒，载流子可以借隧道效应穿透势垒达到欧姆接触的效果，消除金属镜面层与外延层的界面肖特基接触，从而增强发光二极管的出光效率，避免了金属镜面层与外延层需通过高温退火达到熔合效果形成欧姆接触，导致金属镜面结构被破坏，降低了发光二极管的出光效率。从而解决了普遍存在采用高温熔合金属镜面层与外延层，导致金属镜面层结构破坏，影响发光二极管的出光效率的技术问题。
[0008]根据上述技术方案的一方面，所述电流扩展层为GaP薄膜层，厚度为0.5
‑
2μm。
[0009]根据上述技术方案的一方面，所述高掺杂GaP层的粗化深度为100
‑
300
Å
。
[0010]根据上述技术方案的一方面，所述SiO2介质层设于所述高掺杂GaP层上，其厚度为所述高掺杂GaP层的粗化深度，以填平粗化处理后的高掺杂GaP层。
[0011]根据上述技术方案的一方面，所述SiO2介质层上蒸镀形成所述金属镜面层，所述金属镜面层的材料为Au或Ag或Al或其它高反射金属材料。
[0012]根据上述技术方案的一方面，所述外延层依次包括：缓冲层、截止层、N
‑
接触层、粗化层、N
‑
AlInP层、N
‑
阻挡层、发光层、P
‑
阻挡层、P
‑
AlInP层及过渡层，其中，所述缓冲层设于所述衬底上。
[0013]根据上述技术方案的一方面，所述缓冲层为GaAs薄膜层，所述截止层为GaInP薄膜层，所述N
‑
接触层为GaAs薄膜层，所述粗化层为Al
x
GaInP薄膜层，所述N
‑
阻挡层为AlGaInP薄膜层，所述P
‑
阻挡层为AlGaInP薄膜层，所述过渡层为AlGaInP薄膜层。
[0014]根据上述技术方案的一方面，所述衬底为GaAs衬底。
[0015]本专利技术的另方面在于提供一种增强出光效率的发光二极管的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上外延生长外延层；在所述外延层远离所述衬底一侧的表面外延生长GaP层，并将所述GaP层的表面进行粗化处理，其中，所述GaP层依次包括电流扩展层及高掺杂GaP层，所述高掺杂GaP层的厚度为300
‑
500
Å
，所述高掺杂GaP层的掺杂剂为镁材料，掺杂浓度为5e
19
cm
‑3‑
7e
19
cm
‑3；在粗化处理后的GaP层表面上依次生长SiO2介质层及金属镜面层。
[0016]进一步说明，在所述外延层远离所述衬底一侧的表面外延生长GaP层，并将所述GaP层的表面进行粗化处理的步骤，具体包括：在所述外延层上外延生长厚度为0.5
‑
2μm的GaP薄膜层作为电流扩展层；在电流扩展层上外延生长厚度为300
‑
500
Å
的高掺杂GaP层，在所述高掺杂GaP层中掺杂镁材料，掺杂浓度为5e
19
cm
‑3‑
7e
19
cm
‑3；对所述高掺杂GaP层的表面进行粗化处理，粗化深度为100
‑
300
Å
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术第一实施例中增强出光效率的发光二极管的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例中增强出光效率的发光二极管的各层具体的结构示意
图；图3为本专利技术第二实施例中增强出光效率的发光二极管的制备方法的流程图；附图标记说明：衬底100、外延层200、缓冲层201、截止层202、N
‑
接触层203、粗化层204、N
‑
AlInP层205、N
‑
阻挡层206、发光层207、P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：衬底以及设于所述衬底上的外延层；在所述外延层远离所述衬底一侧的表面设有一粗化处理后的GaP层，其中，所述GaP层依次包括电流扩展层及高掺杂GaP层，所述高掺杂GaP层的厚度为300
‑
500
Å
，所述高掺杂GaP层的掺杂剂为镁材料，掺杂浓度为5e
19
cm
‑3‑
7e
19
cm
‑3；在所述粗化处理后的GaP层表面依次设置SiO2介质层及金属镜面层，以使所述金属镜面层无需通过高温退火工艺与所述外延层形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述电流扩展层为GaP薄膜层，厚度为0.5
‑
2μm。3.根据权利要求1所述的增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述高掺杂GaP层的粗化深度为100
‑
300
Å
。4.根据权利要求3所述的增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述SiO2介质层设于所述高掺杂GaP层上，其厚度为所述高掺杂GaP层的粗化深度，以填平粗化处理后的高掺杂GaP层。5.根据权利要求1所述的增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述SiO2介质层上蒸镀形成所述金属镜面层，所述金属镜面层的材料为Au或Ag或Al或其它高反射金属材料。6.根据权利要求1所述的增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述外延层依次包括：缓冲层、截止层、N
‑
接触层、粗化层、N
‑
AlInP层、N
‑
阻挡层、发光层、P
‑
阻挡层、P
‑
AlInP层及过渡层，其中，所述缓冲层设于所述衬底上。7.根据权利要求6所述的增强出光效率的发光二极管，其特征在于，所述缓冲层为GaAs薄膜层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦志珍，兰晓雯，杨琦，贾钊，胡加辉，金从龙，顾伟，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：