一种半导体发光元件制造技术

本实用新型专利技术提出了一种半导体发光元件，包括从下至上依次设置的衬底

【技术实现步骤摘要】
一种半导体发光元件


[0001]本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种半导体发光元件
。

技术介绍

[0002]半导体元件特别是半导体发光元件具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过
10
万小时的长寿命
、
尺寸小
、
应用场景多
、
可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏
、
户外显屏
、Mini
‑
LED、Micro
‑
LED、
手机电视背光
、
背光照明
、
路灯
、
汽车大灯
、
车日行灯
、
车内氛围灯
、
手电筒等应用领域
。
[0003]传统氮化物半导体使用蓝宝石衬底生长，晶格失配和热失配大，导致较高的缺陷密度和极化效应，降低半导体发光元件的发光效率；同时，传统氮化物半导体的空穴离化效率远低于电子离化效率，导致空穴浓度低于电子浓度1个数量级以上，过量的电子会从多量子阱溢出至第二导电型半导体产生非辐射复合，空穴离化效率低会导致第二导电型半导体的空穴难以有效注入多量子阱中，空穴注入多量子阱的效率低，导致多量子阱的发光效率低；氮化物半导体结构具有非中心对称性，沿
c
轴方向会产生较强的自发极化，叠加晶格失配的压电极化效应，形成本征极化场；该本征极化场沿
(001)
方向，使多量子阱层产生较强的量子限制
Stark
效应，引起能带倾斜和电子空穴波函数空间分离，降低电子空穴的辐射复合效率；半导体发光元件的折射率
、
介电常数等参数大于空气，导致量子阱发出的光出射时的全反射角偏小，光提取效率偏低
。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题之一，本技术提供了一种半导体发光元件
。
[0005]本技术实施例提供了一种半导体发光元件，包括从下至上依次设置的衬底
、n
型半导体层
、
量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层，所述
n
型半导体层
、
量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层之间具有介电常数梯度
、
折射率系数梯度和禁带宽度梯度
。
[0006]优选地，所述量子阱层包括第一子量子阱层
、
第二子量子阱层和第三子量子阱层，所述第一子量子阱层
、
第二子量子阱层和第三子量子阱层均为由阱层和垒层组成的周期结构，所述第一子量子阱层的周期数为
m:30≥m≥1
，第二子量子阱层的周期数为
n:20≥n≥1,
第三子量子阱层的周期数为
r:20≥r≥5。
[0007]优选地，所述
n
型半导体层
、
第一子量子阱层
、
第二子量子阱层
、
第三子量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层之间介电常数梯度为：
12≥d≥c≥b≥f≥a≥e≥8
，所述
n
型半导体的介电常数为
a
，第一子量子阱层的介电常数为
b
，第二子量子阱层的介电常数为
c
，第三子量子阱层的介电常数为
d
，电子阻挡层的介电常数为
e
，
p
型半导体的介电常数为
f。
[0008]优选地，所述
n
型半导体层
、
第一子量子阱层
、
第二子量子阱层
、
第三子量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层之间折射率系数梯度为：
3.5≥j≥i≥h≥l≥g≥k≥1.5
，所述
n
型半导体的折射率系数为
g
，第一子量子阱层的折射率系数为
h
，第二子量子阱层的折射率
系数为
i
，第三子量子阱层的折射率系数为
j
，电子阻挡层的折射率系数为
k
，
p
型半导体的折射率系数为
l。
[0009]优选地，所述
n
型半导体层
、
第一子量子阱层
、
第二子量子阱层
、
第三子量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层之间禁带宽度系数梯度为：
6.5eV≥y≥u≥z≥v≥w≥x≥0.5eV
，所述
n
型半导体的禁带宽度为
u
，第一子量子阱层的禁带宽度为
v
，第二子量子阱层的禁带宽度为
w
，第三子量子阱层的禁带宽度为
x
，电子阻挡层的禁带宽度为
y
，
p
型半导体的禁带宽度为
z。
[0010]优选地，所述第一子量子阱层的阱层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN
的任意一种或任意组合，所述第一子量子阱层的阱层厚度为5～
80
埃米；所述第一子量子阱层的垒层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN、AlN
的任意一种或任意组合，第一子量子阱层的垒层厚度为
10
～
500
埃米
。
[0011]优选地，所述第二子量子阱层的阱层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN
的任意一种或任意组合，所述第二子量子阱层的阱层厚度为5～
100
埃米；所述第二子量子阱层的垒层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN、AlN
的任意一种或任意组合，所述第二子量子阱层的垒层厚度
10
～
300
埃米
。
[0012]优选地，所述第三子量子阱层的阱层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN
的任意一种或任意组合，所述第三子量子阱层的阱层厚度为5～
100
埃米；所述第三子量子阱层的垒层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN、AlN
的任意一种或任意组合，所述第三子量子阱层的垒层厚度
10
～
200
埃米
。
[0013]优选地，所述
n
型半导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半导体发光元件，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底
、n
型半导体层
、
量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层，所述
n
型半导体层
、
量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层之间具有介电常数梯度
、
折射率系数梯度和禁带宽度梯度
。2.
根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述量子阱层包括第一子量子阱层
、
第二子量子阱层和第三子量子阱层，所述第一子量子阱层
、
第二子量子阱层和第三子量子阱层均为由阱层和垒层组成的周期结构，所述第一子量子阱层的周期数为
m:30≥m≥1
，第二子量子阱层的周期数为
n:20≥n≥1,
第三子量子阱层的周期数为
r:20≥r≥5。3.
根据权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于，所述
n
型半导体层
、
第一子量子阱层
、
第二子量子阱层
、
第三子量子阱层
、
电子阻挡层和
p
型半导体层之间介电常数梯度为：
12≥d≥c≥b≥f≥a≥e≥8
，所述
n
型半导体的介电常数为
a
，第一子量子阱层的介电常数为
b
，第二子量子阱层的介电常数为
c
，第三子量子阱层的介电常数为
d
，电子阻挡层的介电常数为
e
，

【专利技术属性】
技术研发人员：李水清，请求不公布姓名，王星河，陈婉君，蔡鑫，张江勇，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：