高光效制造技术

本发明专利技术公开了一种高光效

【技术实现步骤摘要】
高光效GaN基白光外延结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及
LED
芯片
，尤其涉及一种高光效
GaN
基白光外延结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]基于
GaN
的
LED
半导体照明技术具有高效节能
、
宽光谱
、
智能化等特点，是继白炽灯
、
荧光灯之后照明光源的又一次革命，被各国公认为最有发展前景的战略性新兴产业之一
。
随着
LED
进入通用照明领域，对高品质
、
高可靠性
、
高光效的
GaN
基
LED
芯片的需求十分迫切
。
[0003]外延技术提升是促进
LED
照明应用光效提高和成本下降的关键，这推动了高光效
LED
外延的研究
。
目前氮化镓基
LED
外延结构主体为：衬底
、AlN
层
、Buffer
层
、
氮化镓缓冲层
、N
型
GaN
层
、
应力释放层
、MQW
有源区
、P
型层
。
当有电流通过时，
N
型区的电子和
P
型区的空穴进入
MQW
有源区并且复合，发出我们需要波段的可见光
。
但现有的
GaN
基
LED
仍然存在一些问题，首先，由于衬底材料与
AlGaN
的晶格失配及热失配，导致外延层存在大量的缺陷，降低出光率，例如公开号为
CN112736171A
的中国专利技术专利公开了硅衬底
GaN
基
LED
及其制备方法，虽然其成本较低，但其晶格失配度较高，导致出光率较低，其次，电子和空穴在空间上分离，减少了电子波函数和空穴波函数的交叠，降低了辐射复合效率
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种出光率高且能够有效降低
LED
芯片的晶格失配的高光效
GaN
基白光外延结构及其制备方法
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]高光效
GaN
基白光外延结构，包括由下自上依次设置的
CPSS
衬底
、AlN
层
、buffer
层
、UGaN
层
、NGaN
层
、
多量子阱有源区层和
PGaN
层，其中，
buffer
层包括
buffer1
层和
buffer2
层
。
[0007]本专利技术的有益效果在于：将传统的
Buffer
层分为两段，形成两段超薄
Buffer1
层和
buffer2
层，释放了
GaN
薄膜和衬底之间晶格失配产生的失配应力，以及热膨胀系数产生的热应力，有效降低
LED
芯片的晶格失配，提高出光率
。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的高光效
GaN
基白光外延结构示意图；
[0009]图2为本专利技术的对比例一的传统外延片的结构示意图；
[0010]图3为本专利技术的对比例一与实施例四的亮度性能测试结果图
。
具体实施方式
[0011]为详细说明本专利技术的
技术实现思路

、
所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附
图予以说明
。
[0012]请参照图1～3，高光效
GaN
基白光外延结构，包括由下自上依次设置的
CPSS
衬底
、AlN
层
、buffer
层
、UGaN
层
、NGaN
层
、
多量子阱有源区层和
PGaN
层，其中，
buffer
层包括
buffer1
层和
buffer2
层
。
[0013]一种上述的高光效
GaN
基白光外延结构的制备方法，包括以下步骤：选取
SiO2复合衬底作为
CPSS
衬底，采用金属有机化合物化学气相沉积法在
CPSS
衬底上形成外延结构，在外延结构上由下自上依次生长
AlN
层
、buffer1
层
、buffer2
层
、UGaN
层
、NGaN
层
、
多量子阱有源区层和
PGaN
层
。
[0014]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：
Buffer
层属于成核层，将传统的
Buffer
层分为两段，形成两段超薄
Buffer1
层和
buffer2
层，释放了
GaN
薄膜和衬底之间晶格失配产生的失配应力，以及热膨胀系数产生的热应力，改善了传统
LED
底层导致的位错严重现象，使晶格缺陷的减少，改变外延片的应力分布，以及
GaN
薄膜的结晶质量，从而使得载流子辐射性复合几率增加，提高出光率
。
[0015]进一步的，所述
buffer1
层为
Al
掺杂的
AlGaN
的三元组分材料层，所述
buffer2
层为
In
掺杂的
InGaN
三元组分材料层
。
[0016]由上述描述可知，
buffer1
层采用
Al
掺杂的
AlGaN
的三元组分材料层，有效阻挡在成核层生长过程中产生的缺陷优化形貌，
Buffer2
层采用
In
掺杂的
InGaN
三元组分材料层，使得制备得到的外延结构形貌进一步优化
。
[0017]进一步的，所述
buffer1
层的厚度为
40
～
60nm
，所述
buffer2
层的厚度为
10
～
20nm。
[0018]由上述描述可知，通过限定
buffer1
层和
buffer2
层的厚度，提升外延结构光电性能的一致性，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
高光效
GaN
基白光外延结构，其特征在于，包括由下自上依次设置的
CPSS
衬底
、AlN
层
、buffer
层
、UGaN
层
、NGaN
层
、
多量子阱有源区层和
PGaN
层，其中，
buffer
层包括
buffer1
层和
buffer2
层
。2.
根据权利要求1所述的高光效
GaN
基白光外延结构，其特征在于，所述
buffer1
层为
Al
掺杂的
AlGaN
的三元组分材料层，所述
buffer2
层为
In
掺杂的
InGaN
三元组分材料层
。3.
根据权利要求1所述的高光效
GaN
基白光外延结构，其特征在于，所述
buffer1
层的厚度为
40
～
60nm
，所述
buffer2
层的厚度为
10
～
20nm。4.
一种如权利要求1所述的高光效
GaN
基白光外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取
SiO2复合衬底作为
CPSS
衬底，采用金属有机化合物化学气相沉积法在
CPSS
衬底上形成外延结构，在外延结构上由下自上依次生长
AlN
层
、buffer1
层
、buffer2
层
、UGaN
层
、NGaN
层
、
多量子阱有源区层和
PGaN
层
。5.
根据权利要求4所述的高光效
GaN
基白光外延结构的制备方法，其特征在于，所述
buffer1
层的生长方法为：
S1、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马野，宋水燕，陈灵燕，刘恒山，
申请(专利权)人：福建兆元光电有限公司，
类型：发明
国别省市：