一种降低Ⅲ族氮化物发光二极管光衰的方法技术

本发明专利技术公开一种降低ＩＩＩ族氮化物发光二极管光衰的方法，该ＩＩＩ族氮化物发光二极管外延结构从下向上的顺序依次为衬底、低温缓冲层、本征氮化镓层、Ｎ型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层、Ｐ型氮化镓层、Ｐ型接触层，在ＩＩＩ族氮化物发光二极管外延结构中增加一层Ｐ型氮化铟镓层。Ｐ型氮化镓层后的含有铟镓氮外延层的结构中铟组份含量比多量子阱层中的铟组份要低，这样，这层含有铟镓氮外延层的结构不会吸收多量子阱层中发出的光。而另一方面，在多量子阱中未复合的电子越过电子阻挡层后将在其后的铟镓氮层中复合掉，由于铟镓氮材料的禁带宽度比氮化镓要低，在铟镓氮层中复合将发出波长较长的可见光，从而减小甚至消除了ＬＥＤ芯片中紫外光辐射的产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降低III族氮化物发光二极管光衰的方法，属于半导体光电器件领域。
技术介绍
最近几年高速发展的固态照明技术，被称为21世纪最有价值的半导体"绿色照 明"技术，它是以氮化镓(GaN)为代表的宽禁带III族氮化物半导体材料及LED器件技术为 基础，是继半导体集成电路技术之后又一项具有革命意义的技术革新。半导体LED技术早 在上世纪六、七十年代就已经有产品应用，主要为局限于红、黄光的GaAs、 GaP基LED,亮度 及应用都非常有限。随着GaN基高亮度蓝、绿光LED技术的突破,高亮度LED芯片在手机背 光源、在户/内外全彩显示屏、LCD背光源、路灯照片、甚是通用照明等高端应用领域迅速扩 展。LED光源以其节能、环保、光色饱满、无限混色、迅速切换、耐震、耐潮、冷温、少维修等优 势，已成为全球最热门、最瞩目的新型光源。 目前国内外商用LED发光芯片的光效都已经发展到比较高的水平，大都达到了 1001m/W以上。这种发光效率已足以使LED芯片的应用切入到笔记本液晶背光源、液晶电 视背光源、路灯照明、甚至通用照明等高端、高利润应用领域，但目前困扰LED产业发展的 就是LEI)器件的光衰问题,尤其是白光产品。较大的光衰将降低LED器件的使用寿命，降低 LED器件的性价比，影响LED产业的发展。 LED器件光衰产生的主要原因有以下几个第一，LED器件的热阻都比较高，使得 LED芯片工作时温度较高,量子阱中缺陷增多，导致LED芯片发光效率下降；第二， LED芯片 外延结构中，未在量子阱中复合的电子,在电场作用下最后会运动倒P区同空穴复合发出紫外光，而紫外光的辐射对处于较高温度的封装环氧树脂材料有强烈的分解老化作用，长 时间的紫外光辐射使封装环氧黄化，甚至发黑，影响LED器件光线的输出，产生光衰；第三、 对于使用了荧光粉的LED产品，荧光粉转换效率随时间的降低也将产生光衰。 为解决LED器件中的光衰问题，业界提出了不少改进方法。中国专利技术专利 CN200810120217. 0公开了 一种低光衰白发光二极管的方法，该专利技术的特征在于在LED芯 片的封装过程中，通过透光片和隔热透光层将LED芯片同荧光封装体分隔开来，这一设置 可以减少LED芯片工作时散发的热量对荧光封装体性能的劣化，从而达到延长LED使用寿 命的目的。但该设置不能减少LED芯片中发出的近紫外、及紫光对荧光封装体的劣化影响。 中国专利技术专利CN200710172631. 1则提出了一种通过改进封装用环氧树脂的成份的方法来 改进LED封装产生的光衰，该方法虽然一定程度上能减小LED器件的光衰，但不能从根本上 解决光衰问题。 为从根本上解决LED芯片中紫外、及紫光对环氧封装体的黄化、老化影响，就需要 从LED芯片着手，减少甚至避免LED芯片中紫外、及紫光的产生。本专利技术提出了--种III族 氮化物发光二极管外延材料的结构及其生长方法，采用该结构及其方法生长的外延材料， 制备的发光二极管芯片能从根本上减少、甚至避免紫光对环氧封装体的影响，在现行封装工艺条件下，获得低光衰的发光二极管,有效延长发光二极管的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于降低LE:[)器件的光衰，提出一种降低i:[i族氮化物发光二极管 光衰的方法，能降低氮化镓基发光二极管器件的光衰。 如附图说明图1所示，为公知的LED外延及芯片的结构，包括在衬底(substrate) 10 ....匕生 长一层低温缓冲层(low temperature buffer) 11，再在低温缓冲层11上生长本征氮化镓 层(undoped-GaN,即u-GaN)〗.2禾B N型氮化镓层(n type-GaN，即n-GaN) 13，接下来再分别外 延生长多量子阱层(Multi-Quantum Wells，即MQWs) 14、电子阻挡层(electron blocking layer) 15、 P型氮化镓层(p-GaN) 16、及P型接触层(p-contact layer) 17。 18层为透明导 电层，lll层和112层分别为芯片的P型电极和N型电极。其中电子阻挡层15,P型氮化镓 层16，和P型接触层17 —般统称为:P型层。 透明导电层18 :透明导电层18可以由 -层或多层金属薄膜、氧化物薄膜构成，它 们可以是Ni/Au， Ni/Pt， Ni/Pd， Ni/Co， Pd/Au， Pt/Au， Ti/Au， Cr/Au，或者IT0、 Zn0:Al、 ZnGa204、 Sn02: Sb、 Ga203: Sn、 Agln02: Sn、 In203: Zn、 LaCuOS、 NiO、 CuCa02、 SrCu202。 P、 N电极焊点层111禾P 112分别为，可以是Ni/Au、 Pt/Au、 Ti/Au、 Cr/Ni/Au、 Cr/ Au、Ti/Al、Cr/NiZAl。 由于LED芯片中电子在多量子阱层中的复合效率有限，一部分未复合的电子会越 过电子阻挡层15到达由P型氮化镓层16和P型接触层17构成的P区，同P区中的空穴复 合，由于氮化镓材料的禁带宽度为3. 4eV，再考虑到P型层中存在的很多受主能级，这种复 合将发出波长在365 400nm附近的紫外光辐射。LED器件工作时，这些紫外光将加速LED 器件的封装环氧的老化黄化，增大LED器件的光衰，降低LED器件的使用寿命。 为减少甚至消除从LED芯片中发出的紫外光,本专利技术提出一种LED外延结构的生 长方法。其特点在于，在LED外延片的P型层中插入包含有P型铟镓氮(InGaN)外延层的 结构。 本专利技术技术方案为一种降低III族氮化物发光二极管光衰的方法，该III族氮化 物发光二极管外延结构从下向上的顺序依次为衬底、低温缓冲层、本征氮化镓层、N型氮化 镓层、多量子阱层、电子阻挡层、P型氮化镓层、P型接触层，其特征在于在11:1族氮化物发 光二极管外延结构中增加一层P型氮化铟镓层。 P型氮化铟镓层增加在P型氮化镓层中，从下向上的顺序依次为衬底、低温缓冲 层、本征氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层、P型氮化镓层、P型氮化铟镓层、 P型氮化镓层、P型接触层。 P型氮化铟镓层增加在P型氮化镓层与P型接触层之间，从下向上的顺序依次为 衬底、低温缓冲层、本征氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层、P型氮化镓层、P 型氮化铟镓层、P型接触层。 P型氮化铟镓层增加在电子阻挡层与P型氮化镓层之间，从下向上的顺序依次为 衬底、低温缓冲层、本征氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层、P型氮化铟镓 层、P型氮化镓层、P型接触层。 该发光二极管外延层中的P型氮化铟镓层为P型InyGai—yN外延层，该P型InyGai—yN4外延层中In组份含量低于多量子阱层中的In组份含量。 该发光二极管外延层中的P型氮化铟镓层为P型InyGai—yN/GaN周期排布的超晶 格，InyGai—yN层中的In组份含量低于多量子阱层中的In组份含量。图图；图图；图图；图图；。一种降低氮化镓基发光二极管光衰的外延结构示意图； l一种降低氮化镓基发光二极管光衰的另一种外延结构示意l一种降低氮化镓基发光二极管光衰的再一种外延结构示意l一种降低氮化镓基发光二极管光衰的又本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低Ⅲ族氮化物发光二极管光衰的方法，该Ⅲ族氮化物发光二极管外延结构从下向上的顺序依次为衬底、低温缓冲层、本征氮化镓层、Ｎ型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层、Ｐ型氮化镓层、Ｐ型接触层，其特征在于：在Ⅲ族氮化物发光二极管外延结构中增加一层Ｐ型氮化铟镓层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董彬忠，魏世祯，刘榕，
申请(专利权)人：武汉华灿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]