一种红光MicroLED外延结构及其制作方法技术

本申请公开了一种红光MicroLED外延结构及其制作方法，所述外延结构包括：衬底、以及在所述衬底一侧表面依次沉积的缓冲层、电流扩展层、多量子阱结构、LQB层、空穴注入层、P

【技术实现步骤摘要】
一种红光Micro LED外延结构及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电子
，尤其是涉及一种红光Micro LED外延结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]近年来，III
‑
V族氮化物由于其优异的物理和化学特性，如禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等，在电学、光学领域受到极大关注。比如目前市场上备受瞩目的Mini/Micro LED，VR、AR、可穿戴设备、智能手机等以其广泛的应用前景而受到热捧。然而现实应用中由于材料、结构以及工艺的限制，Mini/Micro LED的大规模应用依旧存在许多问题。一般而言，Micro LED需要三种颜色组合，蓝光、绿光、红光(RGB)，目前亟待解决的是小尺寸下，红光Micro LED外延结构开发。商业应用中，普遍是以AlInGaP为主进行红光LED结构开发，然而随着芯片尺寸的不断减少，AlInGaP基红光LED效率骤降严重。而InGaN由于其较小的载流子扩散系数，更小的表面复合速率以及极强的载流子局域化，让InGaN在小尺寸下拥有比AlInGaP更高的发光效率，更低的效率骤降。
[0003]但是，现有技术中生长InGaN基红光Micro LED，由于电子空穴注入不平衡，空穴注入效率低，影响发光效率，其他的包括应力累积，强极化电场等，也是目前InGaN基红光micro LED亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种红光Micro LED外延结构及其制作方法，通过在红光阱的生长初期，引入脉冲通Al方式，通过前期3D生长，预置应力，增加In的并入，从而提高红光阱的生长温度，改善红光阱的晶体质量。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种红光Micro LED外延结构，所述红光Micro LED外延结构包括：
[0007]衬底、以及在所述衬底一侧表面依次沉积的缓冲层、电流扩展层、多量子阱结构、LQB层、空穴注入层、P
‑
GaN层以及接触层；
[0008]其中，所述多量子阱结构由多个蓝光阱、绿光阱和红光阱构成，且在所述电流扩展层到所述空穴注入层之间，所述多量子阱结构采用In组分渐变的生长方式，并在所述红光阱的生长初期，引入脉冲通Al方式，通过前期3D生长，预置应力，增加In的并入，从而提高所述红光阱的生长温度，改善所述红光阱的晶体质量。
[0009]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述电流扩展层包括多层交替生长的U
‑
AlGaN层和N
‑
GaN层，生长周期为10
‑
20周期；
[0010]所述U
‑
AlGaN层的厚度为10
‑
20nm；
[0011]所述N
‑
GaN层的厚度为5
‑
10nm，掺杂Si浓度为5
‑
10x10
18
cm
‑3。
[0012]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述蓝光阱包括多层交替生长的第一量子垒层和第一量子阱层，生长周期为N，N为2
‑
4周期；
[0013]所述蓝光阱的禁带宽度为2.5
‑
2.8eV。
[0014]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述第一量子垒层为GaN
‑
Al
x
Ga1‑
x
N
‑
GaN层，所述第一量子阱层为InGaN层；
[0015]所述第一量子垒层的厚度为15
‑
20nm，所述第一量子阱层的厚度为2
‑
4nm。
[0016]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述绿光阱包括多层交替生长的第二量子垒层和第二量子阱层，生长周期为N，N为2
‑
4周期；
[0017]所述绿光阱的禁带宽度为2.1
‑
2.5eV。
[0018]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述第二量子垒层为GaN
‑
Al
x
Ga1‑
x
N
‑
GaN层，所述第二量子阱层为InGaN层；
[0019]所述第二量子垒层的厚度为15
‑
20nm，所述第二量子阱层的厚度为2
‑
4nm。
[0020]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述红光阱生长初期采用脉冲通Al的生长方式，所述红光阱为AlInGaN+InGaN层；
[0021]所述红光阱的禁带宽度为1.6
‑
2.0eV。
[0022]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，所述空穴注入层包括多层交替生长的P
‑
InGaN层和U
‑
GaN层，生长周期为5
‑
15周期，每个周期的厚度为5
‑
10nm；
[0023]所述P
‑
InGaN层的Mg掺杂浓度为1
‑
5x10
18
cm
‑3。
[0024]优选的，在上述的红光Micro LED外延结构中，还包括：
[0025]设置在所述衬底与所述缓冲层之间的未掺杂AlN低温成核层；
[0026]设置在所述接触层背离所述P
‑
GaN层一侧表面的P电极；
[0027]设置在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧表面的N电极。
[0028]本专利技术实施例还提供一种红光Micro LED外延结构的制作方法，所述制作方法包括：
[0029]提供一衬底；
[0030]在所述衬底的一侧表面依次沉积缓冲层、电流扩展层、多量子阱结构、LQB层、空穴注入层、P
‑
GaN层以及接触层；
[0031]其中，所述多量子阱结构由多个蓝光阱、绿光阱和红光阱构成，且在所述电流扩展层到所述空穴注入层之间，所述多量子阱结构采用In组分渐变的生长方式，并在所述红光阱的生长初期，引入脉冲通Al方式，通过前期3D生长，预置应力，增加In的并入，从而提高所述红光阱的生长温度，改善所述红光阱的晶体质量。
[0032]通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的红光Micro LED外延结构及其制作方法中，通过在衬底上依次沉积缓冲层、电流扩展层、多量子阱结构、LQB层、空穴注入层、P
‑
GaN层以及接触层；其中，所述多量子阱结构由多个蓝光阱、绿光阱和红光阱构成，且在所述电流扩展层到所述空穴注入层之间，所述多量子阱结构采用In组分渐变的生长方式，并在所述红光阱的生长初期，引入脉冲通Al方式，通过前期3D生长，预置应力，增加In的并入，从而提高所述红光阱的生长温度，改善红光阱的晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红光Micro LED外延结构，其特征在于，包括：衬底、以及在所述衬底一侧表面依次沉积的缓冲层、电流扩展层、多量子阱结构、LQB层、空穴注入层、P
‑
GaN层以及接触层；其中，所述多量子阱结构由多个蓝光阱、绿光阱和红光阱构成，且在所述电流扩展层到所述空穴注入层之间，所述多量子阱结构采用In组分渐变的生长方式，并在所述红光阱的生长初期，引入脉冲通Al方式，通过前期3D生长，预置应力，增加In的并入，从而提高所述红光阱的生长温度，改善所述红光阱的晶体质量。2.根据权利要求1所述的红光Micro LED外延结构，其特征在于，所述电流扩展层包括多层交替生长的U
‑
AlGaN层和N
‑
GaN层，生长周期为10
‑
20周期；所述U
‑
AlGaN层的厚度为10
‑
20nm；所述N
‑
GaN层的厚度为5
‑
10nm，掺杂Si浓度为5
‑
10x10
18
cm
‑3。3.根据权利要求1所述的红光Micro LED外延结构，其特征在于，所述蓝光阱包括多层交替生长的第一量子垒层和第一量子阱层，生长周期为N，N为2
‑
4周期；所述蓝光阱的禁带宽度为2.5
‑
2.8eV。4.根据权利要求3所述的红光Micro LED外延结构，其特征在于，所述第一量子垒层为GaN
‑
Al
x
Ga1‑
x
N
‑
GaN层，所述第一量子阱层为InGaN层；所述第一量子垒层的厚度为15
‑
20nm，所述第一量子阱层的厚度为2
‑
4nm。5.根据权利要求1所述的红光Micro LED外延结构，其特征在于，所述绿光阱包括多层交替生长的第二量子垒层和第二量子阱层，生长周期为N，N为2
‑
4周期；所述绿光阱的禁带宽度为2.1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：万志，王莎莎，史成丹，卓祥景，程伟，柯志杰，艾国齐，
申请(专利权)人：厦门未来显示技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：