长波长LED同质外延结构、其制备方法及应用技术

本申请公开了一种长波长LED同质外延结构、其制备方法及应用。所述长波长LED同质外延结构包括：第一导电类型的GaN单晶衬底；以及，依次生长在所述衬底上的缓冲层、弛豫层、应力释放层、多量子阱发光层以及第二导电类型的半导体层。本申请利用GaN单晶衬底低缺陷密度和高原子台阶密度等特点，通过在衬底与多量子阱发光层之间设置缓冲层、弛豫层和应力释放层，有效缓解了高In组分InGaN与GaN之间的压应力，显著提升了In的并入效率，整体提升了高In组分InGaN发光量子阱的外延生长温度，实现了高质量、高In组分InGaN多量子阱发光层的生长，大幅提高了红光LED的量子效率。提高了红光LED的量子效率。提高了红光LED的量子效率。

【技术实现步骤摘要】
长波长LED同质外延结构、其制备方法及应用


[0001]本申请涉及一种半导体发光结构，具体涉及一种长波长LED同质外延结构、其制备方法及应用，属于半导体


技术介绍

[0002]目前，Micro
‑
LED在显示
有许多问题亟待解决，如更小尺寸的Micro
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LED器件对其制备的工艺、设备要求更高，以及实现全彩显示和巨量转移等技术难题。其中，实现全彩显示，特别是高发光效率的GaN基红光Micro
‑
LED对该
具有重要的意义。
[0003]当前显示使用均为AlInGaP基红光Mini
‑
LED，虽然发光效率略高，但是当尺寸进一步减小时，表面复合加剧，效率将大幅下降。并且，AlInGaP材料存在脆弱易碎、转移难度大等问题。相比较而言，氮化物半导体LED的表面复合速度低，且同为蓝、绿光的InGaN材料坚实稳定，又因同一材料而降低了转移难度，所以红光GaN基Micro
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LED在该方面具有独特的优势。但是，GaN基红光LED（波长≥60本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长波长LED同质外延结构，其特征在于，包括：第一导电类型的GaN单晶衬底，缓冲层，设置在所述衬底上，并包含多孔、多晶和非晶结构中的至少一种，弛豫层，设置在所述缓冲层上，应力释放层，设置在所述弛豫层上，多量子阱发光层，包含In组分含量≥25at.%的InGaN量子阱，以及第二导电类型的半导体层，设置在所述多量子阱发光层上。2.根据权利要求1所述的长波长LED同质外延结构，其特征在于，所述缓冲层包括依次设置在所述衬底上的多孔结构层、第一InGaN层和第一GaN层，所述多孔结构层所含孔洞的孔径为10nm
‑
100nm、孔隙率为10%
‑
30%；或者，所述缓冲层包括依次设置在所述衬底上的多晶材料层、第一InGaN层和第一GaN层；或者，所述缓冲层包括依次设置在所述衬底上的非晶材料层、第一InGaN层和第一GaN层。3.根据权利要求2所述的长波长LED同质外延结构，其特征在于，所述多孔结构层的材质包括SiN；所述多晶材料层、非晶材料层的材质包括GaN、InN或AlN。4.根据权利要求1所述的长波长LED同质外延结构，其特征在于，所述弛豫层包括第二InGaN层或第一InGaN/GaN超晶格结构，和/或，所述应力释放层包括第三InGaN层或第二InGaN/GaN超晶格结构。5.根据权利要求4所述的长波长LED同质外延结构，其特征在于，所述第一InGaN/GaN超晶格结构中InGaN层的厚度为GaN层的厚度的5
‑
10倍，所述第二InGaN/GaN超晶格结构中GaN层的厚度是InGaN层的厚度的10
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50倍。6.根据权利要求1所述的长波长LED同质外延结构，其特征在于，所述缓冲层的厚度为1nm
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30nm；和/或，所述弛豫层的厚度为50nm
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150nm；和/或，所述应力释放层的厚度为100nm
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200nm。7.根据权利要求1所述的长波长LED同质外延结构，其特征在于，所述第二导电类型的半导体层的材质包括GaN；和/或，所述InGaN量子阱的In组分含量为25at.%
‑
35at.%。8.权利要求1
‑
7中任一项所述长波长LED同质外延结构的制备方法，其特征在于，包括：在第一导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国斌，闫其昂，刘宗亮，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：