氮化物发光二极管制造技术

本发明专利技术公开一种氮化物发光二极管，所述氮化物发光二极管，包含衬底，以及依次位于所述衬底上的缓冲层，N型氮化物层、发光层、电子阻挡层和P型氮化物层，其特征在于：所述电子阻挡层和P型氮化物层之间设置有P型碳原子调变层，所述P型碳原子调变层中碳原子含量高于发光层和电子阻挡层中的碳原子含量。本发明专利技术通过在电子阻挡层后设置P型碳原子调变层，C浓度提高有效费米能阶会上升，减少发光层与P型氮化物层界面处的能带扭曲，降低二维电子云区域的产生，减少电子和空穴的无效复合，降低电子溢流状况，提高LED辐射复合效率。提高LED辐射复合效率。提高LED辐射复合效率。

【技术实现步骤摘要】
氮化物发光二极管


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种氮化物发光二极管。

技术介绍

[0002]GaN基LED由于其高效的发光性能，已经大范围使用在背光、照明、车灯、装饰、各式新型电子运用等各个光源领域。此种发光材料的发光效率主要由两个因素决定，第一是电子空穴在有源区的辐射复合效率，即内量子效率；第二是光的萃取效率。关于提高内量子效率方面，可通过量子阱能带设计、改善晶体质量、提高p型层空穴注入效率、改善电子溢流状况等手段提升内量子效率。
[0003]量子阱能带设计是决定GaN基LED的瓶颈因素，由于电子空穴的复合发生在有源区内为有效复合，因此如何在不影响P型层空穴注入的前提下，有效降低电子溢流的状况，才能提升内量子效率。一般藉由电子阻挡层，例如AlGaN拉高能障改善电子溢流，电子阻挡层除了会影响空穴的注入效率，在GaN与AlGaN介面处产生的二维电子云会使此区域的无效电子空穴复合增加，从而降低LED的发光效率，因此，如何有效降低电子溢流提高电子空穴复合效率成为了重点讨论的课题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出一种氮化物发光二极管，所述氮化物发光二极管包含衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层，N型氮化物层、发光层、电子阻挡层和P型氮化物层，其中发光层包含阱层和垒层，其特征在于：所述电子阻挡层和P型氮化物层之间设置有P型碳原子调变层，所述P型碳原子调变层中碳原子含量高于发光层和电子阻挡层中的碳原子含量。
[0005]优选地，所述所述电子阻挡层中的碳原子含量高于发光层中碳原子含量。
[0006]优选地，所述P型碳原子调变层中碳原子含量为5
×
10
16
~1
×
10
18
Atoms/cm3。
[0007]优选地，所述P型碳原子调变层中P型掺杂浓度为1
×
10
19 Atoms/cm3以上。
[0008]优选地，所述P型碳原子调变层的厚度为3~70nm。
[0009]优选地，所述P型碳原子调变层为Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N，其中a≥0，b≥0，a+b≤1。
[0010]优选地，所述P型碳原子调变层可为单层结构或者超晶格结构。
[0011]优选地，所述P型碳原子调变层中P型掺杂含量＞碳原子含量。
[0012]优选地，所述电子阻挡层的能隙宽度大于发光层中垒层的能隙宽度。
[0013]优选地，所述电子阻挡层的能隙宽度大于GaN的能隙宽度。
[0014]优选地，所述电子阻挡层的Al组分的含量高于发光层中垒层的Al组分的含量。
[0015]优选地，所述电子阻挡层为AlcIndGa1
‑
c
‑
dN，其中c＞0，d≥0，c+d≤1。
[0016]优选地，所述电子阻挡层的厚度为1~50nm。
[0017]优选地，所述P型碳原子调变层和P型氮化物层之间还包含一第二电子阻挡层，所述第二电子阻挡层为Al
e
In
f
Ga1‑
e
‑
f
N，其中e＞0，f≥0，e+f≤1。
[0018]优选地，所述第二电子阻挡层的厚度为10~80nm。
[0019]本专利技术通过在电子阻挡层后设置P型碳原子调变层，C浓度提高有效费米能阶会上升，减少发光层与P型氮化物层界面处的能带扭曲，降低二维电子云区域的产生，减少电子和空穴的无效复合，降低电子溢流状况，提高LED辐射复合效率。
[0020]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0021]虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本专利技术，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本专利技术限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本专利技术的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。
附图说明
[0022]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0023]图1为本专利技术实施例的发光二极管的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例中的发光二极管的发光层和电子阻挡层的结构示意图。
[0025]图3为现有技术中发光二极管的能带示意图。
[0026]图4为本专利技术实施例中的发光二极管的能带示意图。
[0027]图中元件标号说明：1：衬底；2：缓冲层；3：N型氮化物层；4：应力缓冲层；5：发光层；51：阱层；52：垒层；6：电子阻挡层；7：P型碳含量调变层；8：第二电子阻挡层；9：P型氮化物层。
具体实施方式
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0029]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0030]以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0031]实施例1请参看图1，本专利技术提出一种氮化物发光二极管，所述氮化物发光二极管包含：衬底1，依次生长于衬底1上的缓冲层2，N型氮化物层3，应力释放层4，发光层5，电子阻挡层6，P型碳原子调变层7、第二电子阻挡层8、P型氮化物层9。
[0032]衬底1可由导电材料或者绝缘材料制成，其制作材料可以选自蓝宝石、氮化铝、氮
化镓、硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓以及晶格常数接近于氮化物半导体材料的单晶氧化物中的任意之一。为了提高氮化物发光二极管的出光效率，可以对其进行图案化处理，在其表面形成一系列凹凸结构。
[0033]为了减小衬底1和N型氮化物层3之间的晶格失配，在衬底1和N型氮化物层3之间生长缓冲层2，因此缓冲层2的晶格常数介于衬底1和N型氮化物层3之间，可以由包括Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
N的材料制成，其中0≤x≤1，0≤y≤1，具体可以为AlN层、GaN 层、AlGaN层、AlInGaN层、InGaN层等。缓冲层2可通过MOCVD法或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氮化物发光二极管，包含N型氮化物层、发光层、电子阻挡层和P型氮化物层，其中发光层包含阱层和垒层，其特征在于：所述电子阻挡层和P型氮化物层之间设置有P型碳原子调变层，所述P型碳原子调变层中碳原子含量高于发光层和电子阻挡层中的碳原子含量；所述电子阻挡层中的碳原子含量高于发光层中碳原子含量；所述P型碳原子调变层为Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N，其中a≥0，b≥0，a+b≤1，所述P型碳原子调变层中碳原子含量为5
×
10
16
~1
×
10
18
Atoms/cm3。2.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述P型碳原子调变层中P型掺杂浓度为1
×
10
19
Atoms/cm3以上。3.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述P型碳原子调变层的厚度为3~70nm。4.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述P型碳原子调变层可为单层结构或者超晶格结构。5.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述P型碳原子调变层中P型掺杂含量＞碳原子含量。6.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述电子阻挡层的能隙宽度大于发光层中垒层的能隙宽度。7.根据权利要求6所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述电子阻挡层的能隙宽度大于GaN的能隙宽度。8.根据权利要求6所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述电子阻挡层Al组分的含量高于发光层中垒层的Al组分的含量。9.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述电子阻挡层为Al
c
In
d
Ga1‑
c
‑
d
N，其中c＞0，d≥0，c+d≤1。10.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在：所述电子阻挡层的厚度为1~50nm。11.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于：所述P型碳原子调变层和P型氮化物层之间还包含一第二电子阻挡层，所述第二电子阻挡层为Al
e
In
f
Ga1‑
e
‑
f
N，其中e＞0，f≥0，e+f≤1。12.根据权利要求10所述的氮化物发光二极管，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾俊凯，陈秉扬，丘建生，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：