一种氮化镓基LED的量子阱结构及生长方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基ＬＥＤ的量子阱结构及生长方法，其主要在形成多量子阱结构时，数目上形成Ｘ＋Ｙ（１≤Ｘ≤１０，１≤Ｙ≤２０）的生长方式，即先生长Ｘ个量子阱，再生长Ｙ个量子阱。其中前Ｘ个量子阱的势阱层厚度比后Ｙ个量子阱的势阱层厚度小。通过这种生长方式，使得在光致发光设备测量波长时所探测到的发光的量子阱与电致发光时测得的发光的量子阱相同，从而维持了蓝移量的稳定性。本发明专利技术还公开了根据上述方法制备的氮化镓基ＬＥＤ结构，其蓝移量得到了有效的控制。本发明专利技术可以广泛用于半导体ＬＥＤ的制备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮化镓基LED的量子阱的结构。本专利技术还涉及一种氮化 镓基LED的量子阱的生长方法。
技术介绍
以GaN， InGaN,AlGaN合金为主的III - V族氮化物材料具有宽直接带隙， 强化学键，耐高温等优良的性能。由于GaN的禁带宽度为3.4eV，其复合发光 位于紫外，因此在用GaN基制备可见光的光电子元器件时，都使用InGaN有 源层，随有源层厚度的变化，会发出覆盖了从蓝光，绿光到红黄光的波段范围。 由于发光二极管(LED)作为显示元件具有电压低，亮度好，发光响应快等特 性，因而被广泛应用于显示屏及照明领域。目前，常见的氮化镓基发光二极管结构为(见图1):发光二极管100包括 在衬底101上依次沉积緩冲层102;不摻杂的氮化镓层103; n型氮化镓层104; 多层量子阱结构105; p型导电的氮化铝镓层106; p型导电的氮化镓层107; 接触层108;接触层108上的p电极109及在n型导电的氮化镓层104上的n 电极110.其中多层量子阱结构105采用相同^^式生长(包含相同的势阱层113 与势垒层114),即所有量子阱的势阱层的厚度、势垒层的厚度都相同。蓝移是目前氮化镓基发光二极管中存在的一个主要问题，不稳定的蓝移量 会给稳定生产和器件在不同应用电流下发光亮度保持一致性带来不可估量的 影响，所以，蓝移量的稳定是发光二极管的制造商们一直在努力寻求解决的问 题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种量子阱结构和生长方法保持蓝移量的稳定。 本专利技术的技术方案为为解决上述问题，本专利技术所提出的量子阱的结构和 生长方法主要是形成多量子阱结构时，数目上形成X+Y (1^X^10, l^Y ^20)的生长方式，即先生长X个量子阱，再生长Y个(与前X个量子阱具 有不同势阱层或势垒层)量子阱。其余工艺按照常规生长工艺生长，量子阱方 式的改变主要目的是为了维持生产过程中蓝移量的稳定性。按照上述方法制备的氮化镓基LED结构为在衬底上依次沉积有緩沖层、 未掺杂氮化镓层、n型导电氮化镓层、X+Y(前X个量子阱与后Y个量子阱有 不同的势阱层或势垒层)型多层量子阱、p型导电氮化铝镓层、p型导电氮化镓 层、接触层和其上的p电极，以及n型导电氮化镓层上的n电极。本专利技术所制备的一种结构形成多量子阱结构时，在数目上形成X+Y (1 ^X ^10， 1SY^20)的生长方式(前X个量子阱的势阱层厚度Wx小于后Y个量3子阱的势阱层的厚度WY，即0〈Wx〈Wy;由于量子阱的压电极化效应会因量 子阱离n型层的远近而不同，即越靠近n型层，量子阱的压电极化效应越弱， 其发光波长会越长。如果用相同的量子阱(相同的势阱层厚度与相同的势垒层 厚度)形成多量子阱结构的时候，那么光致发光设备所测得的波长会受到最靠 近n型层的几个量子阱的影响，同时，电致发光所测得的量子阱^5l限于后几个， 从而使得蓝移量不稳定。然而，采用X+Y型多层量子阱，因为厚度比较薄的 势阱层(前X个)发光波长比较短，其发出的光可以被厚度比较厚的势阱层(后 Y个)所吸收，所以，在利用光致发光设备对此结构进行测量时，其测得的实 际发光的量子阱可以仅限于后Y个，这就与电致发光所激发的量子阱相近似， 所以实现了两种测量方式测得的波长之间的差值(蓝移量)稳定。本专利技术的优点在于通过这种生长方式，使得在光致发光设备测量波长时 所探测到的发光的量子阱与电致发光时测得的发光的量子阱相同，从而维持了 蓝移量的稳定性。 附图说明图la是常见的氮化镓基LED的结构示意图； 图lb是常见的氮化镓基LED的的量子阱能带图； 图2a是本专利技术的实施例氮化镓基LED的结构示意图； 图2b是本专利技术的实施例氮化镓基LED的量子阱能带图； 图3a是本专利技术的实施例氮化镓基LED的结构示意图； 图3b是本专利技术的实施例氮化镓基LED的量子阱能带图； 图4a是本专利技术的实施例氮化镓基LED的结构示意图； 图4b是本专利技术的实施例氮化镓基LED的量子阱能带图。具体实施方式 实施例1图2为采用本专利技术的氮化镓基LED200，其在衬底201上依次沉积緩沖 层202，未掺杂的氮化镓层203; n型氮化镓层204;多层量子阱结构205 (包 含势阱层213、 215以及势垒层214); p型导电的氮化铝镓层206; p型导电的 氮化镓层207;接触层208;，接触层208上的p电极209及在n型导电的氮化 镓层204上的n电极210.其中多层量子阱结构205采用X+Y型多层量子阱， 前X个量子阱的势阱层厚度(Wx)213小于后Y个量子阱的势阱层的厚度 (WY)215，即0〈Wx〈Wy,前X个量子阱的势垒层厚度(Bx)214等于后Y个量 子阱的势垒层的厚度(By)214,即Bx-By。.衬底201选用制备发光二极管常用的蓝宝石(A1203)，具体工艺如下(1) . 作緩沖层的氮化镓层202的生长温度480°C ~ 550°C,厚度25nm ~ 30nm;(2) .未掺杂氮化镓层203的厚度为2.5微米，生长温度1000°C ~ 1100。C;(3) . n型导电的氮化镓层204为4微米，生长温度IOOO'C ~ IIOO'C;4(4) .多层量子阱205，是LED的发光区域，采用X+Y(1^X^10，1^Y ^20)型多层量子阱生长方式，其中前X个量子阱的势阱层厚度(Wx) 213 小于后Y个量子阱的势阱层的厚度(WY)215，即0〈Wx〈Wy,前X个量子阱 的势垒层厚度(Bx)214等于后Y个量子阱的势垒层的厚度(BY)214,即Bx = BY， 在具体沉积工艺中使用氮气作为载气；(5) . p型导电层的氮化铝镓层206,做载流阻挡层，约30nm 70nm,其 生长温度900°C ~ 1000。C;(6) . p型导电层的氮化镓层207的厚度0.2um~ lum，生长温度约为900 °C ~ IOOO'C;(7) .接触层208的厚度为2nm,生长温度900°C ~ 1000。C;在20mA注入电流的条件下，本专利技术的氮化镓LED结构蓝移量稳定在 3nm ~ 4nm之间，而原来的氮化镓基LED结构蓝移量在3nm ~ 12nm之间波动。 实施例2图3为采用本专利技术的氮化镓基LED300，其在衬底301上依次沉积緩冲层 302，未掺杂的氮化镓层303; n型氮化镓层304;多层量子阱结构305 (包含 势阱层313、 315以及势垒层314、 316); p型导电的氮化铝镓层306; p型导 电的氮化镓层307;接触层308;接触层308上的p电极309及在n型导电的 氮化镓层304上的n电极310.其中多层量子阱结构305采用X+Y型多层量子 阱，前X个量子阱的势阱层厚度(Wx) 313小于后Y个量子阱的势阱层的厚 度(Wy)315，即0〈Wx〈Wy，前X个量子阱的势垒层厚度(Bx)314大于后Y个 量子阱的势垒层的厚度(BY)316，即Bx〉By。衬底301选用制备发光二极管常用的蓝宝石(A1203)，具体工艺如下(1) 作緩沖层的氮化镓层302的生长温度480。C ~ 550°C ，厚度25nm ~ 30nm;(2) 未掺杂氮化镓层303的厚度为2.5微米，生长温度1000°C ~ IIOO'C;(3) n型导电的氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基ＬＥＤ的量子阱，该氮化镓基ＬＥＤ结构为，在衬底上依次沉积有缓冲层、ｎ型层、多层量子阱、ｐ型导电氮化铝镓层、ｐ型层，其特征在于：形成多层量子阱结构时，数目上形成Ｘ＋Ｙ（１≤Ｘ≤１０，１≤Ｙ≤２０）的生长方式，即先生长Ｘ个量子阱，再生长Ｙ个与前Ｘ个量子阱具有不同势阱层或势垒层量子阱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，魏世祯，刘玉萍，
申请(专利权)人：武汉华灿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]