利用侧壁空穴注入增强的基于量子阱的LED结构制造技术

发光二极管(LED)结构，包含具有模板顶表面的半导体模板、在所述半导体模板上方形成的有源量子阱(QW)结构，以及p型层。所述p型层具有面向所述有源QW和所述模板顶表面的底表面。所述底表面包含凹陷侧壁。所述p型层的凹陷侧壁被配置以用于促进空穴穿过所述有源QW结构的QW侧壁注入到所述有源QW结构中。的QW侧壁注入到所述有源QW结构中。的QW侧壁注入到所述有源QW结构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用侧壁空穴注入增强的基于量子阱的LED结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请受益于2020年5月19日提交的第63/027,069号美国临时专利申请并要求其优先权，所述美国临时专利申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开的方面大体上涉及发光结构，例如在各种类型的显示器和其它装置中使用的发光元件的结构。

技术介绍

[0004]显示器中的发光元件(例如，像素)的数量不断增加，以提供更好的用户体验并实现新的应用。然而，增加发光元件的数量从设计角度和制造角度来看都具有挑战性。减小发光元件的大小能使装置中此类发光元件的密度增加。然而，用于制造大量且高密度的较小发光元件的有效且高效的技术并非广泛可用。例如，制造较小的发光二极管(LED)并将此类LED并入到对性能和大小有严格要求的日益复杂的显示架构中是具有挑战性的。此外，需要改进用于显示应用的发光元件的发光特性。
[0005]因此，本文呈现了实现发光元件的有效且高效设计和制造并改进发光元件的操作的技术和装置。

技术实现思路

[0006]下文呈现一个或多个方面的简要概述，以提供对这些方面的基本理解。此概述不是对所有预期方面的广泛概括，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其目的是作为更详细描述的前奏以简化形式呈现一个或多个方面的一些概念。
[0007]本公开提供能够以改进的效率在全可见光谱上发光的半导体光发射器的方面。在一些示例中，这些方面可以应用于微型LED。在一些示例中，这些方面可以应用于微型LED显示器。本文呈现的方面能实现在装置大小减小的情况下保持高效率的LED技术和显示技术的应用。
[0008]在本公开的方面，一种发光二极管(LED)结构包含具有模板顶表面的半导体模板、在所述半导体模板上方形成的有源量子阱(QW)结构，以及p型层。所述p型层具有面向所述有源QW和所述模板顶表面的底表面。所述底表面包含凹陷侧壁。所述p型层的凹陷侧壁被配置以用于促进空穴穿过所述有源QW结构的QW侧壁注入到所述有源QW结构中。
[0009]在本公开的另一方面，公开一种用于在半导体模板上形成基于QW的LED结构的方法。所述半导体模板具有模板顶表面。所述方法包含在所述模板顶表面上方形成有源量子阱(QW)结构。所述方法还包含在所述有源QW上方形成p型层。所述p型层具有面向所述有源QW和所述模板顶表面的底表面。所述底表面包含凹陷侧壁。所述方法还包含将空穴穿过非垂直表面注入到所述有源QW中。
[0010]在本公开的另一方面，公开一种用于在半导体模板上形成基于量子阱的发光二极管结构的方法。所述半导体模板限定平面和相对于所述平面的表面法线。所述方法包含将空穴注入到所述发光二极管结构的垂直于所述表面法线的表面中。
附图说明
[0011]附图仅示出一些实现方式，因此不应视为对范围的限制。
[0012]图1示出了基于量子阱的LED结构的示例。
[0013]图2示出了根据本公开的方面的利用量子阱层的侧壁空穴注入增强的基于量子阱的LED结构的示例。
[0014]图3示出了根据本公开的方面的利用量子阱层的侧壁空穴注入增强的基于量子阱的LED结构的另一示例。
[0015]图4示出了根据本公开的方面的利用量子阱层的侧壁空穴注入增强的基于量子阱的LED结构的又一示例。
[0016]图5示出了根据本公开的方面的利用量子阱层的侧壁空穴注入增强的基于量子阱的LED结构的再一示例。
[0017]图6示出了根据本公开的方面的利用量子阱层的侧壁空穴注入增强并且支撑在单个半导体模板上的基于量子阱的LED结构的示例。
[0018]图7示出了根据本公开的方面作为阵列的一部分的多个LED结构的顶视图。
具体实施方式
[0019]下文结合附图阐述的详细描述旨在描述各种配置，而不是表示可以实践本文描述的概念的仅有的配置。为了提供对各种概念的透彻理解，详细描述包含具体细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在某些情况下，以框图形式示出众所周知的组件，以避免混淆此类概念。
[0020]如本公开中所使用，术语“发光结构”和“发光元件”可以互换地使用，其中术语“发光结构”可以用于描述被配置成产生特定颜色的光的单个组件的结构布置(例如，材料、层、配置)，并且术语“发光元件”、“光发射器”或简称“发射器”可用于更一般地指单个组件。
[0021]增加光装置或显示器中的发光结构或发光元件(例如，像素)的数量可以改进用户体验并实现新的应用。然而，增加发光元件的数量或发光元件的密度是具有挑战性的。发光结构大小的减小能实现计数和密度增加，从而使小型LED(例如，微型LED或纳米发射器)的潜在使用更具吸引力。目前可用于制造大量、高密度且能够产生不同颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的小型LED的技术是繁琐、耗时、昂贵的或导致性能受限的结构。因此，需要能够形成具有高质量有源(例如，发射)区的小型发光结构的新技术、装置或结构配置。
[0022]本公开提供能够以改进的效率发光的半导体光发射器的方面。本文呈现的方面能实现在装置大小减小的情况下保持高效率的LED技术的应用。在一些示例中，光发射器可以具有微米级甚至亚微米级大小。
[0023]例如，可将III族氮化物LED并入到照明或显示系统中，以覆盖大部分可见光谱。然而，由于例如侧壁表面退化、外延生长问题、更容易受到在期望亮度下具有高载流子集中度的非辐射过程影响的发光材料的体积减小，和/或空穴在整个量子阱结构中的不均匀分布，
对于较长波长(例如，呈红色波长)的发射和/或对于较小大小的各个光发射器来说，光发射器的效率可能会下降，从而导致光发射器的有源量子阱区中的载流子集中度不对称。
[0024]图1示出了基于有源量子阱(QW)结构以产生发光的典型LED结构100。如图1所示，在半导体模板110上形成LED结构100。在半导体模板110上形成、沉积或生长准备层120，以准备在其上形成有源QW结构130。例如，与在半导体模板110上直接生长有源QW结构130的情况相比，准备层120用作提供表面台阶和/或形态的过渡层，从而改进在其上生长的有源QW结构130的材料特性。在有源QW结构130的顶部形成p型层140，以提供保护层以及导电接触层。虽然准备层120、有源QW结构130和p型层140在图1中示出为单层，但应认识到，这些层中的每一层可以包含不同材料的多层以提供上文描述的功能。例如，有源QW结构130可以包含一对或多对QW和量子势垒(QB)层。
[0025]一般而言，对于III族氮化物光发射器来说，有源QW结构130的发光特性取决于空穴从p型层140在c方向150上穿过c平面表面139注入到有源QW结构130中。在实施例中，c平面方向150平行于相对于半导体模板110的表面限定的表面法线160。如图1所示，表面法线160平行于在其上生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光二极管LED结构，包括：半导体模板，所述半导体模板具有模板顶表面；形成于所述半导体模板上方的有源量子阱QW结构；以及p型层，所述p型层具有面向所述有源QW和所述模板顶表面的底表面，所述底表面包含凹陷侧壁，所述p型层的凹陷侧壁被配置以用于促进空穴穿过所述有源QW结构的QW侧壁注入到所述有源QW结构中。2.根据权利要求1所述的LED结构，其中，所述有源QW结构包含平行于所述半导体模板形成并且在相对于所述模板顶表面的表面法线方向上堆叠的多对QW层和量子势垒层，并且其中，所述p型层的凹陷侧壁被配置以用于促进空穴穿过所述QW侧壁注入到所述有源QW结构内的所述多个QW层中的每一个中。3.根据权利要求2所述的LED结构，其中，所述有源QW结构中的所述量子势垒层中的至少一个在所述表面法线方向上具有大于五十纳米的厚度。4.根据权利要求1所述的LED结构，还包括形成在所述有源QW结构与所述半导体模板之间的空穴阻挡层，用于防止整体迁移到所述有源QW结构之外。5.根据权利要求4所述的LED结构，还包括设置在所述半导体模板与所述空穴阻挡层之间的准备层。6.根据权利要求1所述的LED结构，还包括设置在所述半导体模板与所述p型层之间的电介质层，其中，所述电介质层被配置成防止电流从所述p型层流入到所述半导体模板中。7.根据权利要求1所述的LED结构，还包括用于向所述LED结构提供电接触的p接触层。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：