隧穿结及制备方法、双结红外LED外延结构及制备方法技术

本发明专利技术提供一种隧穿结及制备方法、双结红外LED外延结构及制备方法，隧穿结由下至上依次包括第一掺杂层、渐变掺杂层和第二掺杂层，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂有相同类型的掺杂剂，所述第一掺杂层和第二掺杂层掺杂有不同类型的掺杂剂，所述渐变掺杂层中包含有P组分和As组分，且所述渐变掺杂层为P组分和As组分的渐变层，且所述P组分与As组分的变化趋势相反，通过所述渐变掺杂层中的As和P由下至上的渐变，实现了As和P的有效切换，有效改善界面质量和晶体生长质量，减小串联电阻，降低工作电压，从而提升光电转换效率。从而提升光电转换效率。从而提升光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
隧穿结及制备方法、双结红外LED外延结构及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种隧穿结及制备方法、双结红外LED外延结构及制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其具有结构简单、重量轻、无污染等优点，并且已经广泛应用于数码、显示、照明及植物工程等多个领域，被称为环保、节能的绿色照明光源，其蕴藏了巨大的商机。其中，红外发光二极管作为一种重要的发光二极管，广泛应用于安防监控、远程遥控、车辆传感、闭路电视等领域，但是当前的红外发光二极管的夜视效果较差。
[0003]传统的红外LED外延结构的隧穿结使用AlGaAs/AlGaAs叠层结构，但是，由于AlGaAs的带隙较小会增加不可见光的吸收，降低器件亮度，并且会增加串联电阻，增加电压，而由于GaInP的带隙较AlGaAs的带隙宽，因此，通常使用AlGaAs/GaInP叠层结构(其中，AlGaAs为重掺杂P型AlGaAs，GaInP为重掺杂N型GaInP)替代AlGaAs/AlGaAs叠层结构，可以有效的改善上述问题，但是，若直接在AlGaAs上生长GaInP会导致新的问题，例如：As\P界面的晶体质量低；重掺杂的AlGaAs和重掺杂的GaInP之间的晶格失配导致的晶体缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于，提供一种隧穿结及制备方法，可以减小串联电阻，降低工作电压，从而提升光电转换效率。
[0005]本专利技术的另一目的在于，提供一种隧穿结及制备方法，可以减少隧穿结对不可见光的吸收，提高红外LED的亮度，降低串联电阻和工作电压。
[0006]本专利技术的再一目的在于，提供一种双结红外LED外延结构及其制备方法，可以增强红外LED的夜视效果，从而有利于红外LED在安防监控上的应用。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种隧穿结，由下至上依次包括第一掺杂层、渐变掺杂层和第二掺杂层，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂有相同类型的掺杂剂，所述第一掺杂层和第二掺杂层掺杂有不同类型的掺杂剂，所述渐变掺杂层中包含有P组分和As组分，且所述渐变掺杂层为P组分和As组分的渐变层，且所述P组分与As组分的变化趋势相反。
[0008]可选的，所述P组分由下至上逐渐增加，同时，所述As组分由下至上逐渐减少。
[0009]进一步的，所述第一掺杂层的材料为Al
x1
Ga1‑
x1
As，其中，x1的取值范围为0.1～0.3；
[0010]所述渐变掺杂层的材料为Al
x2
Ga1‑
x2
As
y
P1‑
y
，其中，x2的取值范围为0.1～0.3，y的取值范围为0.8～1；以及
[0011]所述第二掺杂层的材料为GaInSb
z
P1‑
z
，其中，z的取值范围为0～0.02。
[0012]进一步的，所述渐变掺杂层的材料中含有Sb组分，且所述Sb的组分大于0且小于等于2％。
[0013]可选的，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂P型掺杂剂，所述第二掺杂层掺杂N型掺杂剂。
[0014]可选的，所述第一掺杂层的厚度为10nm～30nm，所述渐变掺杂层的厚度为2nm～10nm，所述第二掺杂层的厚度为2nm～20nm。
[0015]另一方面，本专利技术提供一种隧穿结的制备方法，包括以下步骤：
[0016]形成第一掺杂层；
[0017]在所述第一掺杂层上形成渐变掺杂层，所述渐变掺杂层中包含有P组分和As组分，且所述渐变掺杂层为P组分和As组分的渐变层，且所述P组分与As组分的变化趋势相反；以及
[0018]在所述渐变掺杂层上形成第二掺杂层，其中，所述第一掺杂层和渐变掺杂层掺杂有相同类型的掺杂剂，所述第一掺杂层和第二掺杂层掺杂有不同类型的掺杂剂。
[0019]可选的，所述P组分由下至上逐渐增加，同时，所述As组分由下至上逐渐减少。
[0020]进一步的，所述第一掺杂层的材料为Al
x1
Ga1‑
x1
As，其中，x1的取值范围为0.1～0.3；
[0021]所述渐变掺杂层的材料为Al
x2
Ga1‑
x2
As
y
P1‑
y
，其中，x2的取值范围为0.1～0.3，y的取值范围为0.8～1；以及
[0022]所述第二掺杂层的材料为GaInSb
z
P1‑
z
，其中，z的取值范围为0～0.02。
[0023]进一步的，所述渐变掺杂层的材料中含有Sb组分，且所述Sb的组分大于0且小于等于2％。
[0024]可选的，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂P型掺杂剂，所述第二掺杂层掺杂N型掺杂剂。
[0025]可选的，所述第一掺杂层的厚度为10nm～30nm，所述渐变掺杂层的厚度为2nm～10nm，所述第二掺杂层的厚度为2nm～20nm。
[0026]再一方面，本专利技术提供一种双结红外LED外延结构，包括所述的隧穿结，还包括从下到上堆叠于衬底上的第一LED结构和第二LED结构，所述隧穿结位于所述第一LED结构和第二LED结构之间。
[0027]可选的，所述第一LED结构的辐射波长为740nm～760nm，所述第二LED结构的辐射波长为840nm～870nm。
[0028]可选的，所述第一LED结构包括第一有源层，所述第一有源层为预设周期数的第一阱层和第一垒层交替生长的多量子阱结构，所述第一阱层的材料为Al
a
Ga1‑
a
As，其中，a的取值范围为0.1～0.2；所述第一垒层的材料为Al
b
Ga1‑
b
As，其中，b的取值范围为0.35～0.5。
[0029]进一步的，所述第一LED结构还包括第一欧姆接触层、第一窗口层、第一限制层和第二限制层，所述第一欧姆接触层、第一窗口层、第一限制层、第一有源层和第二限制层由下至上依次设置，其中，所述第一欧姆接触层、第一窗口层和第一限制层中掺杂N型掺杂剂，所述第二限制层中掺杂P型掺杂剂。
[0030]可选的，所述第二LED结构包括第二有源层，所述第二有源层为预设周期数的第二阱层和第二垒层交替生长的多量子阱结构，所述第二阱层的材料为In
c
Ga1‑
c
As，其中，c的取值范围为0.1～0.15；所述第二垒层的材料为Al
d
Ga1‑
d
As，其中，d的取值范围为0.15～0.4。
[0031]进一步的，所述第二LED结构还包括第三限制层、第四限制层、第二窗口层和第二
欧姆接触层，所述第三限制层、第二有源层、第四限制层、第二窗口层和第二欧姆接触层由下至上依次设置，其中，所述第三限制层中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧穿结，其特征在于，由下至上依次包括第一掺杂层、渐变掺杂层和第二掺杂层，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂有相同类型的掺杂剂，所述第一掺杂层和第二掺杂层掺杂有不同类型的掺杂剂，所述渐变掺杂层中包含有P组分和As组分，且所述渐变掺杂层为P组分和As组分的渐变层，且所述P组分与As组分的变化趋势相反。2.如权利要求1所述的隧穿结，其特征在于，所述P组分由下至上逐渐增加，同时，所述As组分由下至上逐渐减少。3.如权利要求2所述的隧穿结，其特征在于，所述第一掺杂层的材料为Al
x1
Ga1‑
x1
As，其中，x1的取值范围为0.1～0.3；所述渐变掺杂层的材料为Al
x2
Ga1‑
x2
As
y
P1‑
y
，其中，x2的取值范围为0.1～0.3，y的取值范围为0.8～1；以及所述第二掺杂层的材料为GaInSb
z
P1‑
z
，其中，z的取值范围为0～0.02。4.如权利要求3所述的隧穿结，其特征在于，所述渐变掺杂层的材料中含有Sb组分，且所述Sb的组分大于0且小于等于2％。5.如权利要求1所述的隧穿结，其特征在于，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂P型掺杂剂，所述第二掺杂层掺杂N型掺杂剂。6.如权利要求1所述的隧穿结，其特征在于，所述第一掺杂层的厚度为10nm～30nm，所述渐变掺杂层的厚度为2nm～10nm，所述第二掺杂层的厚度为2nm～20nm。7.一种隧穿结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：形成第一掺杂层；在所述第一掺杂层上形成渐变掺杂层，所述渐变掺杂层中包含有P组分和As组分，且所述渐变掺杂层为P组分和As组分的渐变层，且所述P组分与As组分的变化趋势相反；以及在所述渐变掺杂层上形成第二掺杂层，其中，所述第一掺杂层和渐变掺杂层掺杂有相同类型的掺杂剂，所述第一掺杂层和第二掺杂层掺杂有不同类型的掺杂剂。8.如权利要求7所述的隧穿结的制备方法，其特征在于，所述P组分由下至上逐渐增加，同时，所述As组分由下至上逐渐减少。9.如权利要求8所述的隧穿结的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂层的材料为Al
x1
Ga1‑
x1
As，其中，x1的取值范围为0.1～0.3；所述渐变掺杂层的材料为Al
x2
Ga1‑
x2
As
y
P1‑
y
，其中，x2的取值范围为0.1～0.3，y的取值范围为0.8～1；以及所述第二掺杂层的材料为GaInSb
z
P1‑
z
，其中，z的取值范围为0～0.02。10.如权利要求9所述的隧穿结的制备方法，其特征在于，所述渐变掺杂层的材料中含有Sb组分，且所述Sb的组分大于0且小于等于2％。11.如权利要求7所述的隧穿结的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂层和渐变掺杂层均掺杂P型掺杂剂，所述第二掺杂层掺杂N型掺杂剂。12.如权利要求7所述的隧穿结的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂层的厚度为10nm～30nm，所述渐变掺杂层的厚度为2nm～10nm，所述第二掺杂层的厚度为2nm～20nm。13.一种双结红外LED外延结构，其特征在于，包括如权利要求1～6中任一项所述的隧
穿结，还包括从下到上堆叠于衬底上的第一LED结构和第二LED结构，所述隧穿结位于所述第一LED结构和第二LED结构之间。14.如权利要求13所述的双结红外LED外延结构，其特征在于，所述第一LED结构的辐射波长为740nm～760nm，所述第二LED结构的辐射波长为840nm～870nm。15.如权利要求13所述的双结红外LED外延结构，其特征在于，所述第一LED结构包括第一有源层，所述第一有源层为预设周期数的第一阱层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖寅生，李森林，毕京锋，王亚宏，薛龙，赖玉财，董雪振，丘金金，
申请(专利权)人：厦门士兰明镓化合物半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：