一种DH-Ga-AlAsLED液相外延材料的结构制造技术

本发明专利技术属于半导体光电子材料制备领域，涉及一种对ＤＨ－Ｇａ↓［１－ｘ］Ａｌ↓［ｘ］ＡｓＬＥＤ液相外延材料结构优化设计方法的改进。它包括衬底４、限定层３、发光层２、窗口层１，统一考虑发光效率和制管工艺成品率，发光效率高、液相外延工艺又能实现、还为后道制管工艺创造有利条件、保证了成品率。本发明专利技术生产的外延片结构表面光亮，凸状畸变明显变小，经超声打孔技术测量，其发光强度一般为１０－１２ｍｃｄ／２０ｍＡ，制管成品率达７０％。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体光电子材料制备领域，涉及一种对DH-Ga1-xAlxAsLED液相外延材料结构优化设计方法的改进。红色DH-Ga1-xAlxAs LED发光材料，由于其GaAs和AlAs的晶格常数只差0.14％，是其它半导体混晶发光材料无法比拟的，其实验室LED样品量子效率为21％，市场商品的量子效率已达15％，是目前最重要的超高亮度红色LED材料。在选定某种发光材料体系基础上，要想发挥其最好发光效率，必须对其外延材料结构参数进行优化设计。就DH-Ga1-xAlxAs/GaAs LED发光材料而言，其外延材料的基本结构参数为限定层、发光层和窗口层厚度，铝Al组份和载流子浓度合理匹配。其最佳设计值不仅在理论上最好，而且要考虑实际工艺是否可能实施，同时还要考虑对后道制造LED工艺带来的影响。按引进DH-Ga1-xAlxAs/GaAs LED液相外延工艺软件所生产的外延材料，其中铝Al组份过高，如窗口层普遍大于0.8，有的高达0.9；外延层生长过厚，如窗口层厚度普遍大于45μm，有的高达69μm；发光层普遍大于3μm；载流子浓度匹配不尽合理。由于设计基本结构参数不尽合理，使其外延片发光效率不高、表面严重氧化、并且产生明显凸状畸变，这样对后道制管工艺带来诸多困难，甚至很难制备出合格LED产品。本专利技术的目的是解决用已有技术生产的外延片发光效率不高，产生明显凸状畸变，表面严重氧化；对后道制管工艺带来诸多困难等问题，提供一种DH-Ga1-xAlxAs/GaAs LED液相外延片结构参数优化设计的方法。本专利技术根据光电子学和半导体能带理论，从限定层、发光层和窗口层厚度，铝Al组份和载流子浓度合理匹配等诸多参数与半导体发光器件的注入效率、内量子效率、传输效率和取光效率的数学关系式出发，在理论上计算出最佳设计方案基础上，再根据液相外延本身工艺特点及后道制管工艺要求，对理论设计参数进行调整，最后确定出优化设计参数。本专利技术设计结构如附图说明图1所示它包括窗口层1、发光层2、限定层3、衬底4，其中衬底4的厚度为300-400μm、铝Al组份为0、载流子浓度为1×1019cm-3；限定层3的生长厚度为10-15μm、铝Al组份为0.70-0.77、载流子浓度为(1-2)×1018cm-3；发光层2的生长厚度为1.0-2.0μm、铝Al组份为0.40-0.44、载流子浓度为(3-7)×1017cm-3；窗口层1生长厚度为15-25μm、铝Al组份为0.70-0.75、载流子浓度为(0.7-1)×1018cm-3。本专利技术统一考虑发光效率和制管工艺成品率，解决了已有技术生产的外延片发光效率不高，产生明显凸状畸变，表面严重氧化；对后道制管工艺带来诸多困难等问题，提供了一种能发挥其较高的发光效率、液相外延工艺又能实现、还为后道制管工艺创造有利条件、保证了成品率的DH-Ga1-xAlxAs/GaAs LED液相外延片结构参数优化设计的方法。采用本专利技术生产的外延片结构表面光亮，凸状畸变明显变小，经超声打孔技术测量，其发光强度一般为10-12mcd/20mA，制管成品率达70％。按本专利技术优化设计制定的工艺软件进行DH-Ga1-xAlxAs/GaAs LED液相外延生长，经测试其基本结构参数如表所示 具体实施例方式其中衬底4的厚度选择为300、350、400μm、铝Al组份为0、载流子浓度为1×1019cm-3；限定层3的生长厚度为10、12、15μm、铝Al组份为0.70、0.75、0.77、载流子浓度为(1-2)×1018cm-3；发光层2的生长厚度为1.0、1.5、2.0μm、铝Al组份为0.40、0.42、0.44、载流子浓度为(3、5、7)×1017cm-3；窗口层1生长厚度为15、20、25μm、铝Al组份为0.70、0.72、0.75、载流子浓度为(0.7、0.8、1)×1018cm-3。权利要求1.一种DH-Ga1-xAlxAs LED液相外延材料结构优化设计方法，它包括衬底4，其特征在于衬底4的厚度为300-400μm、铝Al组份为0、载流子浓度为1×1019cm-3；限定层3的生长厚度为10-15μm、铝Al组份为0.70-0.77、载流子浓度为(1-2)×1018cm-3；发光层2的生长厚度为1.0-2.0μm、铝Al组份为0.40-0.44、载流子浓度为(3-7)×1017cm-3；窗口层1生长厚度为15-25μm、铝Al组份为0.70-0.75、载流子浓度为(0.7-1)×1018cm-3。全文摘要本专利技术属于半导体光电子材料制备领域,涉及一种对DH－Ga文档编号H01S5/00GK1311536SQ00103908公开日2001年9月5日 申请日期2000年2月29日 优先权日2000年2月29日专利技术者元金山, 张富文, 李向文 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＤＨ－Ｇａ↓［１－Ｘ］Ａｌ↓［Ｘ］Ａｓ ＬＥＤ液相外延材料结构优化设计方法，它包括衬底４，其特征在于：衬底４的厚度为：３００－４００μｍ、铝Ａｌ组份为：０、载流子浓度为：１×１０↑［１９］ｃｍ↑［－３］；限定层３的生长厚度为：１０－１５μｍ、铝Ａｌ组份为：０．７０－０．７７、载流子浓度为（１－２）×１０↑［１８］ｃｍ↑［－３］；发光层２的生长厚度为：１．０－２．０μｍ、铝Ａｌ组份为：０．４０－０．４４、载流子浓度为：（３－７）×１０↑［１７］ｃｍ↑［－３］；窗口层１生长厚度为：１５－２５μｍ、铝Ａｌ组份为：０．７０－０．７５、载流子浓度为：（０．７－１）×１０↑［１８］ｃｍ↑［－３］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：元金山，张富文，李向文，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]