【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光二极管领域，尤其涉及一种led外延结构及其制备方法。
技术介绍
1、目前，gan基led发光材料因其禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等物理和化学特性在显示、照明、生物技术、传感器及其他领域发挥着越来越多应用。目前，gan基led发光二极管主要面临的挑战则是空穴注入效率较低，进而造成gan基led发光材料光电转换效率较低。较低的空穴注入效率某种程度上也加剧了电子泄露这一问题，更深层面来说则造成内量子效率严重衰退，制约了gan基发光二极管的光电性能。所以提高空穴注入效率对于改善gan基led的光电性能显得尤为重要。
2、目前已有的，主要有调整有源区量子垒厚度来减小空穴传输路程，实现空穴浓度的均匀分布；通过设计p型gan中材料的组分来增加空穴注入浓度；以及增加p电极接触层电导率等实现。
3、上述方式，经过大量的研究证明在一定程度上可以改善空穴的注入效率，但由于外延生长中工艺复杂，每一层的组分差异又较小，很难精确的控制其组分，如量子垒厚度太厚则会造成应力失配，其材料极化电场增强，影响空穴注入效率较低；太薄则对电子和空穴的束缚力不足，也会影响内量子效率。再者，aln中mg的激活能力很差，精确控制al组分也一大挑战。
4、有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种led外延结构及其制备方法，本案由此产生。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种led外延结构及其制备方法，用于解决led芯片穴注入效率低的问题。
2、为了
3、一种led外延结构，包括：
4、衬底及依次层叠于所述衬底表面的n型半导体层、有源层以及p型半导体层；其中，所述有源层包括通过隧穿结串联的若干个量子阱结构，所述隧穿结包括沿第一方向依次堆叠的p型高掺半导体层、中间层以及n型高掺半导体层，所述p型高掺半导体层与所述n型高掺半导体层作为形成隧穿结的本体，且所述中间层用于在所述隧穿结内构建二次电场；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述n型半导体层。
5、优选地，所述中间层与所述p型高掺半导体层和/或n型高掺半导体层的应力失配以构建所述二次电场，且所述二次电场包括极化电场。
6、进一步地，所述led外延结构作为gan系发光二极管的外延结构，则：
7、所述n型半导体层包括n型掺杂的gan层，所述p型半导体层包括p型掺杂的gan层，所述量子阱结构包括gan/ingan量子阱周期结构，所述p型高掺半导体层包括p型高掺的gan层，所述n型高掺半导体层包括n型高掺的gan层，所述中间层包括al组分和in组分渐变的alingan层。
8、优选地，所述中间层所构建的二次电场包括自由电场。
9、进一步地，所述中间层包括沿所述第一方向依次堆叠的第二p型半导体层、应力缓冲层以及第二n型半导体层；所述应力缓冲层用于间隔所述第二p型半导体层与所述第二n型半导体层，以避免所述第二p型半导体层与所述第二n型半导体层形成pn结。
10、进一步地，所述外延结构作为gan系发光二极管的外延结构，则：
11、所述n型半导体层包括n型掺杂的gan层，所述p型半导体层包括p型掺杂的gan层，所述量子阱结构包括gan/ingan量子阱周期结构，所述p型高掺半导体层包括p型高掺的gan层，所述n型高掺半导体层包括n型高掺的gan层。
12、进一步地，在所述中间层中：所述第二p型半导体层包括p型ingan层，所述第二n型半导体层包括n型algan层或n型gan层；所述应力缓冲层包括alingan层。
13、进一步地，通过in渐变增加的方式形成所述alingan层，以获得所述应力缓冲层。
14、优选地，所述n型高掺半导体层的掺杂浓度不小于所述p型高掺半导体层的掺杂浓度。
15、本专利技术还提供了一种led外延结构的制备方法，包括：
16、提供一衬底；
17、在所述衬底表面依次生长n型半导体层、有源层以及p型半导体层；其中，所述有源层包括通过隧穿结串联的若干个量子阱结构，所述隧穿结包括沿第一方向依次堆叠的p型高掺半导体层、中间层以及n型高掺半导体层，所述p型高掺半导体层与所述n型高掺半导体层作为形成隧穿结的本体，且所述中间层用于在所述隧穿结内构建二次电场；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述n型半导体层。
18、优选地，所述中间层与所述p型高掺半导体层和/或n型高掺半导体层的应力失配以构建所述二次电场，且所述二次电场包括极化电场。
19、进一步地，所述led外延结构作为gan系发光二极管的外延结构，则：
20、所述n型半导体层包括n型掺杂的gan层，所述p型半导体层包括p型掺杂的gan层，所述量子阱结构包括gan/ingan量子阱周期结构，所述p型高掺半导体层包括p型高掺的gan层，所述n型高掺半导体层包括n型高掺的gan层，所述中间层包括al组分和in组分渐变的alingan层。
21、优选地，所述中间层所构建的二次电场包括自由电场，则：所述中间层包括沿所述第一方向依次堆叠的第二p型半导体层、应力缓冲层以及第二n型半导体层；所述应力缓冲层用于间隔所述第二p型半导体层与所述第二n型半导体层，以避免所述第二p型半导体层与所述第二n型半导体层形成pn结。
22、进一步地，所述外延结构作为gan系发光二极管的外延结构，则：所述n型半导体层包括n型掺杂的gan层，所述p型半导体层包括p型掺杂的gan层，所述量子阱结构包括gan/ingan量子阱周期结构，所述p型高掺半导体层包括p型高掺的gan层，所述n型高掺半导体层包括n型高掺的gan层；且在所述中间层中：所述第二p型半导体层包括p型ingan层，所述第二n型半导体层包括n型algan层或n型gan层；所述应力缓冲层包括alingan层。
23、经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的led外延结构，通过设置所述有源层包括通过隧穿结串联的若干个量子阱结构，所述隧穿结包括沿第一方向依次堆叠的p型高掺半导体层、中间层以及n型高掺半导体层，所述p型高掺半导体层与所述n型高掺半导体层作为形成隧穿结的本体，且所述中间层用于在所述隧穿结内构建二次电场。基于此，当电子从n型半导体层进入有源层与空穴复合时，在隧穿结强大的内建电场的作用下，电子沿第一方向逐步转移至后续的量子阱结构中，实现电子和空穴的重复利用，并发生二次辐射复合；如此通过隧穿结串联的多个量子阱结构，可多次实现电子和空穴的重复利用，以产生更多的光子。
24、其次，通过设置所述n型高掺半导体层的掺杂浓度不小于所述p型高掺半导体层的掺杂浓度；从而，在保证p型掺杂剂的补偿效应的同时，避免p型掺杂剂(如mg等)的扩散，藉以最大化地实现电子和空穴的辐射复合。
25、然后，在本专利技术的一个技术方案中，所述中间层与所述p型高掺半导体层和/或n型高掺半本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LED外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述中间层与所述P型高掺半导体层和/或N型高掺半导体层的应力失配以构建所述二次电场，且所述二次电场包括极化电场。
3.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构作为GaN系发光二极管的外延结构，则：
4.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述中间层所构建的二次电场包括自由电场。
5.根据权利要求4所述的LED外延结构，其特征在于，所述中间层包括沿所述第一方向依次堆叠的第二P型半导体层、应力缓冲层以及第二N型半导体层；所述应力缓冲层用于间隔所述第二P型半导体层与所述第二N型半导体层，以避免所述第二P型半导体层与所述第二N型半导体层形成PN结。
6.根据权利要求5所述的LED外延结构，其特征在于，所述外延结构作为GaN系发光二极管的外延结构，则：
7.根据权利要求6所述的LED外延结构，其特征在于，在所述中间层中：所述第二P型半导体层包括P型InGaN层，所述第二N型半导体层包括N
8.根据权利要求7所述的LED外延结构，其特征在于，通过In渐变增加的方式形成所述AlInGaN层，以获得所述应力缓冲层。
9.根据权利要求1至7任一项所述的LED外延结构，其特征在于，所述N型高掺半导体层的掺杂浓度不小于所述P型高掺半导体层的掺杂浓度。
10.一种LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述中间层与所述P型高掺半导体层和/或N型高掺半导体层的应力失配以构建所述二次电场，且所述二次电场包括极化电场。
12.根据权利要求11所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述LED外延结构作为GaN系发光二极管的外延结构，则：
13.根据权利要求10所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述中间层所构建的二次电场包括自由电场，则：所述中间层包括沿所述第一方向依次堆叠的第二P型半导体层、应力缓冲层以及第二N型半导体层；所述应力缓冲层用于间隔所述第二P型半导体层与所述第二N型半导体层，以避免所述第二P型半导体层与所述第二N型半导体层形成PN结。
14.根据权利要求13所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述外延结构作为GaN系发光二极管的外延结构，则：
...【技术特征摘要】
1.一种led外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述中间层与所述p型高掺半导体层和/或n型高掺半导体层的应力失配以构建所述二次电场，且所述二次电场包括极化电场。
3.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，所述led外延结构作为gan系发光二极管的外延结构，则：
4.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述中间层所构建的二次电场包括自由电场。
5.根据权利要求4所述的led外延结构，其特征在于，所述中间层包括沿所述第一方向依次堆叠的第二p型半导体层、应力缓冲层以及第二n型半导体层；所述应力缓冲层用于间隔所述第二p型半导体层与所述第二n型半导体层，以避免所述第二p型半导体层与所述第二n型半导体层形成pn结。
6.根据权利要求5所述的led外延结构，其特征在于，所述外延结构作为gan系发光二极管的外延结构，则：
7.根据权利要求6所述的led外延结构，其特征在于，在所述中间层中：所述第二p型半导体层包括p型ingan层，所述第二n型半导体层包括n型algan层或n型gan层；所述应力缓冲层包括alingan层。
8.根据权利要求7所述的le...
【专利技术属性】
技术研发人员：王莎莎，卓祥景，万志，林忠宝，程伟，尧刚，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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