一种半导体发光元件制造技术

本发明专利技术涉及半导体光电器件技术领域，具体说是一种半导体发光元件，从下至上依次包括衬底、n型半导体、量子阱、电子阻挡层和p型半导体，所述半导体发光元件具有介电常数梯度、折射率梯度、禁带宽度梯度和电子有效质量梯度；所述量子阱包括第一量子阱、第二量子阱和第三量子阱；所述量子阱为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为1～50；所述量子阱的阱层的热膨胀系数小于等于垒层的热膨胀系数；所述量子阱的阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数；所述量子阱的阱层的晶格常数大于等于垒层的晶格常数。本发明专利技术提升光的反射和折射，增大出射光的发光角，从80～120°提升至120～200°，并改变光的出射路径，提升光提取效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光电器件，具体说是一种半导体发光元件。

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；该本征极化本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种半导体发光元件，从下至上依次包括衬底(100)、n型半导体(101)、量子阱(102)、电子阻挡层(103)和p型半导体(104)，其特征在于：所述半导体发光元件具有介电常数梯度、折射率梯度、禁带宽度梯度和电子有效质量梯度；所述量子阱(102)包括第一量子阱(102a)、第二量子阱(102b)和第三量子阱(102c)；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)的阱层的热膨胀系数小于等于垒层的热膨胀系数；所述量子阱(102)的阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数；所述量子阱(102)的阱层的晶格常数大于等于垒层的晶格常数；所述量子阱(10...

【技术特征摘要】

1.一种半导体发光元件，从下至上依次包括衬底(100)、n型半导体(101)、量子阱(102)、电子阻挡层(103)和p型半导体(104)，其特征在于：所述半导体发光元件具有介电常数梯度、折射率梯度、禁带宽度梯度和电子有效质量梯度；所述量子阱(102)包括第一量子阱(102a)、第二量子阱(102b)和第三量子阱(102c)；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)的阱层的热膨胀系数小于等于垒层的热膨胀系数；所述量子阱(102)的阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数；所述量子阱(102)的阱层的晶格常数大于等于垒层的晶格常数；所述量子阱(102)的阱层自发极化系数小于等于垒层的自发极化系数。

2.所述n型半导体(101)的介电常数为a，第一量子阱(102a)的阱层的介电常数为b，第二量子阱(102b)的阱层的介电常数为c，第三量子阱(102c)的阱层的介电常数为d，电子阻挡层(103)的介电常数为e，p型半导体(104)的介电常数为f，所述半导体元件的介电常数梯度具有以下关系：12≥d≥c≥b≥f≥a≥e≥8。

3.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述n型半导体(101)的折射率系数为g，第一量子阱(102a)的阱层的折射率系数为h，第二量子阱(102b)的阱层的折射率系数为i，第三量子阱(102c)的阱层的折射率系数为j，电子阻挡层(103)的折射率系数为k，p型半导体(104)的折射率系数为l，所述半导体元件的折射率系数梯度具有以下关系：3.5≥j≥i≥h≥l≥g≥k≥1.5。

4.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述n型半导体(101)的禁带宽度为u，第一量子阱(102a)的阱层的禁带宽度为v，第二量子阱(102b)的阱层的禁带宽度为w，第三量子阱(102c)的阱层的禁带宽度为x，电子阻挡层(103)的禁带宽度为y，p型半导体(104)的禁带宽度为z，所述半导体元件的禁带宽度梯度具有以下关系：6.5ev≥y≥u≥z≥v≥w≥x≥0.5ev。

5.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述n型半导体(101)的电子有效质量为o，第一量子阱(102a)的阱层的电子有效质量为p，第二量子阱(102b)的阱层的电子有效质量为q，第三量子阱(102c)的阱层的电子有效质量为r，电子阻挡层(103)的电子有效质量为s，p型半导体(104)的电子有效质量为t，所述半导体元件的电子有效质量梯度具有以下关系：10≥s≥n≥t≥p≥q≥r≥0.01。

6.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电子阻挡层(103)具有mg掺杂浓度分布、al元素分布、in元素分布、si掺杂浓度分布、c元素分布、h元素分布和o元素分布；电子阻挡层(103)的mg掺杂浓度呈抛物线分布，mg掺杂浓度峰值往量子阱的界面呈下降趋势，mg掺杂浓度下降角度为φ：30°≤φ≤90°；所述电子阻挡层(103)的si掺杂浓度呈w型分布，si掺杂浓度往量子阱呈下降趋势，si掺杂浓度下降角度为θ：20°≤θ≤85°；所述电子阻挡层(103)的al元素分布呈m形分布，al峰值位置往量子阱方向呈...

【专利技术属性】
技术研发人员：李水清，请求不公布姓名，蓝家彬，胡志勇，陈婉君，
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：