一种具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的量子阱LED及其制备方法技术

一种具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的量子阱LED及其制备方法，属于半导体发光器件技术领域。从下至上依次由衬底、成核层、n型GaN层、具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的多量子阱有源层、电子阻挡层和p型GaN层组成，在p型层和n型层上分别设有上电极和下电极。电极由热蒸镀或电子束蒸发方法制备，其余各层通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法制备。本发明专利技术根据所需发光波长确定多量子阱中InGaN阱层的组分后，通过极化强度和禁带宽度的计算调控超晶格势垒层的组分，可以在保证势垒层禁带宽度大于阱层的条件下，减小阱层与势垒层的极化强度差值，从而降低量子阱中的极化电场强度，提高LED的发光性能。的发光性能。的发光性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的量子阱LED及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体发光器件
，具体涉及一种具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的量子阱LED及其制备方法。

技术介绍

[0002]以GaN为代表的III族氮化物半导体材料具有直接带隙结构、禁带宽度覆盖范围广、良好的热稳定性和化学稳定性等优势，现已广泛应用于各类光电器件的制备，其中发光二极管(LED)是目前III族氮化物半导体材料应用最为成熟的领域。GaN基LED的有源区主要采用多量子阱(MQWs)结构来提高对载流子的限制作用和器件的发光效率。然而，III族氮化物材料所具有的极化效应会使异质结界面处积累极化电荷，进而产生MV/cm量级的极化电场。极化电场会使量子阱的能带发生弯曲，降低量子阱中电子
‑
空穴波函数的重叠度，进而使量子阱中载流子的辐射复合率大幅降低，即量子限制斯塔克效应(QCSE)。QCSE导致LED的发光效率偏低且发光波长红移。
[0003]在以InGaN作为多量子阱结构阱层的蓝光LED中，采用AlInGaN四元材料作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的量子阱LED，其特征在于：从下至上依次由衬底(1)、成核层(2)、n型GaN层(3)、具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的多量子阱有源层(4)、电子阻挡层(5)和p型GaN层(6)组成，在p型GaN层(6)和n型GaN层(3)上分别制备有上电极(7)和下电极(8)；多量子阱有源层4为对数1～5的阱层/势垒层结构，阱层为In
y1
Ga1‑
y1
N材料，其中0<y1<1；势垒层为周期数5～10的Al
x
Ga1‑
x
N/In
y
Ga1‑
y
N超晶格材料，其中0<x<1，0<y<1；x和y的取值，使势垒层与阱层的禁带宽度差值ΔE
g
>0的同时，减小阱层与势垒层的极化强度差值ΔP，降低量子阱中的极化电场强度F
p
。2.如权利要求1所述的一种具有AlGaN/InGaN超晶格势垒层的量子阱LED，其特征在于：衬底(1)为蓝宝石、SiC或GaN；成核层(2)为低温GaN或AlN层，厚度为20～50nm；n型GaN层(3)为Si掺杂GaN层，掺杂浓度为10
18
cm
‑3量级，厚度为1～3μm；电子阻挡层(5)为Mg掺杂Al
m
Ga1‑
m
N层，其中0.1≤m≤0.3，掺杂浓度为10
19
cm
‑3量级，厚度为10～50nm；p型GaN层(6)为Mg掺杂GaN层，掺杂浓度为10
19
cm
‑3量级，厚度为100～200nm；上电极(7)为Au、Pt、Ni
‑
Au、Ni
‑
Pt或Ni
‑
Pt
‑
Au，厚度为30～120nm；下电极(8)为Ti
‑
Au、Ti
‑
Al
‑
Au、Ti
‑
Al
‑
Ni
‑
Au或Ti
‑
Al
‑
Ti
‑
Au，厚度为60～300nm；阱层厚度为1～3nm；势垒层的每个周期中Al
x
Ga1‑
x

【专利技术属性】
技术研发人员：张源涛，关涛，邓高强，张立东，左长财，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：