【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件的，尤其涉及一种gan基半导体发光芯片。
技术介绍
1、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。
2、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
1、本专利技术提出一种gan基半导体发光芯片，调控量子阱的能带结构和导
2、本专利技术提供了一种gan基半导体发光芯片，从下至上依次包括衬底、n型半导体、量子阱和p型半导体，所述量子阱与p型半导体之间具有至少一电子溢流抑制层；所述电子溢流抑制层的热导率a大于等于p型半导体的热导率b；电子溢流抑制层的击穿场强c小于等于p型半导体层的击穿场强d。
3、优选地，电子溢流抑制层的热导率分布呈m型分布；所述电子溢流抑制层的击穿场强分布呈w型分布；所述电子溢流抑制层的菲利浦电离度呈抛物线分布，抛物线开口朝下；所述电子溢流抑制层的电子亲和能呈w型分布。
4、优选地，所述电子溢流抑制层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn中的任意一种或任意几种组合。
5、优选地，所述电子溢流抑制层的掺杂元素为mg、sb、li、na、ga、rb、cs、be、ca、sr、ba、zn中的任意一种或任意几种组合，厚度为5～5000埃米。
6、优选地，所述量子阱为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为1～50；所述量子阱的阱层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn中的任意一种或任意几种组合，阱层厚度为5～200埃米；所述量子阱的垒层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn中的任意一种或任意几种组合，垒层厚度为10～400埃米。
7、优选地，所述n型半导体、p型半导体包括gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn中的任意一种或任意几种组合；所述n型半导体的厚度为5～60000埃米；所述p型半导体的厚度为10～9000埃米。
8、优选地，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、inas、gasb、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底中的任意一种。
9、相比于现有技术，本专利技术实施例提供的一种gan基半导体发光芯片，其有益效果在于：本专利技术调控量子阱的能带结构和导带带阶，提升量子阱的电子溢流势垒，降低电子溢流几率，降低大电流下的效率衰减。
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1.一种GaN基半导体发光芯片，从下至上依次包括衬底(100)、n型半导体(101)、量子阱(102)和p型半导体(104)，其特征在于，所述量子阱(102)与p型半导体(104)之间具有至少一电子溢流抑制层(103)；所述电子溢流抑制层(103)的热导率a大于等于p型半导体(104)的热导率b；电子溢流抑制层(103)的击穿场强c小于等于p型半导体(104)层的击穿场强d。
2.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的菲利浦电离度小于等于p型半导体(104)的菲利浦电离度；所述电子溢流抑制层(103)的电子亲和能小于等于p型半导体(104)的电子亲和能。
3.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，电子溢流抑制层(103)的热导率分布呈M型分布。
4.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的击穿场强分布呈W型分布。
5.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的菲利
6.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的电子亲和能呈W型分布。
7.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、Al InAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN中的任意一种或任意几种组合。
8.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的掺杂元素为Mg、Sb、Li、Na、Ga、Rb、Cs、Be、Ca、Sr、Ba、Zn中的任意一种或任意几种组合，厚度为5～5000埃米。
9.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述量子阱(102)为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为1～50；所述量子阱(102)的阱层为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、Al InGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、Al InP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN中的任意一种或任意几种组合，阱层厚度为5～200埃米；所述量子阱(102)的垒层为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN中的任意一种或任意几种组合，垒层厚度为10～400埃米。
10.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述n型半导体(101)、p型半导体(104)包括GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、Al InGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、Al InP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN中的任意一种或任意几种组合；所述n型半导体(101)的厚度为5～60000埃米；所述p型半导体(104)的厚度为10～9000埃米。
11.根据权利要求1所述的一种GaN基半导体发光芯片，其特征在于，所述衬底(100)包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、InAs、GaSb、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底中的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种gan基半导体发光芯片，从下至上依次包括衬底(100)、n型半导体(101)、量子阱(102)和p型半导体(104)，其特征在于，所述量子阱(102)与p型半导体(104)之间具有至少一电子溢流抑制层(103)；所述电子溢流抑制层(103)的热导率a大于等于p型半导体(104)的热导率b；电子溢流抑制层(103)的击穿场强c小于等于p型半导体(104)层的击穿场强d。
2.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的菲利浦电离度小于等于p型半导体(104)的菲利浦电离度；所述电子溢流抑制层(103)的电子亲和能小于等于p型半导体(104)的电子亲和能。
3.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，电子溢流抑制层(103)的热导率分布呈m型分布。
4.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的击穿场强分布呈w型分布。
5.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的菲利浦电离度呈抛物线分布，抛物线开口朝下。
6.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的电子亲和能呈w型分布。
7.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、al inas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn中的任意一种或任意几种组合。
8.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其特征在于，所述电子溢流抑制层(103)的掺杂元素为mg、sb、li、na、ga、rb、cs、be、ca、sr、ba、zn中的任意一种或任意几种组合，厚度为5～5000埃米。
9.根据权利要求1所述的一种gan基半导体发光芯片，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，蓝家彬，李晓琴，张江勇，陈婉君，王星河，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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