本发明专利技术提出了一种设备及其制造方法。一些实施例包括发光器件，所述发光器件包括：发光有源区；与有源区面相邻的隧穿势垒（ＴＢ）结构；与所述ＴＢ结构面相邻的ＴＢ外延生长金属镜（ＴＢ－ＧＥＭＭ）结构，其中所述ＴＢ－ＧＥＭＭ结构包括至少一种金属，并且与所述有源区实质上晶格匹配；以及与所述ＴＢ结构相对地与所述有源区面相邻的导电型ＩＩＩ族氮化物晶体结构。在一些实施例中，所述有源区包括多ＭＱＷ结构。在一些实施例中，所述ＴＢ－ＧＥＭＭ结构包括合金成分，使得金属电流注入体具有实质上等于ＭＱＷ的子带最小能势的费米能势。一些实施例还包括第二镜（可选地ＧＥＭＭ），以在第二镜和ＴＢ－ＧＥＭＭ结构之间形成光学腔。在一些实施例中，至少一种ＧＥＭＭ沉积到衬底上，并且与所述衬底晶格匹配。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体光发射器和器件，更具体地，涉及一种III族氮化物发光 二极管(LED)的制造设备和方法，其中的一些实施例提供了垂直结构LED，并且可选地 包括III族氮化物LED、GaN基LED和半导体激光二极管。
技术介绍
本专利技术涉及III族氮化物基发光二极管(LED)。在过去十多年中，由于III族氮 化物基器件能够输出具有在紫外光(UV)、蓝光和绿光范围内的波长的光的原因，III族氮 化物基发光器件已经获得了明显的关注。尽管消耗了大量资源来开发和商业化III族氮化 物基发光器件，在实现具有改善效率、可靠性和性能特性的III族氮化物基发光器件时仍 然存在重大的困难和阻力。传统的标准III族氮化物LED要求将电子注入到半导体器件 中，使得电子电势处于η型层的导带最小值处，以便随后将其注入到较低电势的有源区 中。初始电子注入的电势电平确定了驱动LED所要求的电压。一旦最初将电子注入到传 统的标准LED器件中，电子能量从η型半导体导带最小值处下落到有源区的子带最小值 的能势，并且然后与正载流子结合，从而将能量作为光子释放。将电子能量从η型导带 底部到有源区子带最小值能势的初始下落转换为热，并且因此转换为浪费掉的能量。由 于热的产生将降低器件的可靠性从而热的产生是不希望的、并且喜欢在将电能转换成光 时高效的LED，这种浪费的能量成为一个问题。此外在传统LED中，电子可以传播通过 量子阱进入到ρ型材料中，在所述ρ型材料中电子与器件有源区外部的空穴重新复合，因 此浪费掉了将电子移动到n-GaN的导带中所消费的能量。在现有技术的图1A、IB和IC 中示出了表现出上述局限性的传统LED器件的一个示例。为了各种目的，将2003年9月2日授予给王等人的题目为“LIGHT EMITTING DIODES WITH AYSMMETRIC RESONANCE TUNNELLING” 的美国专利 6,614,060 全部结合在此作为参考。王等人描述了基于具有电荷不对称谐振隧穿的两阱系统的LED， 所述两阱系统包括第一和第二耦合的阱，一个阱作为较宽的阱，另一个阱作为有源量子 阱。所述阱经由谐振隧穿势垒相耦合，所述谐振隧穿势垒对于量子隧穿电子是实质上透 明的，并且阻碍空穴。为了各种目的，将 Ito 等人题目为 “GROUP III NITRIDE COMPOUND SEMICONDUCTOR DEVICE”的美国专利6,426,512全部结合在此作为参考。Ito等人描述了 一种包含在衬底上形成的金属氮化物层的内涂层。在内涂层上连续地形成III族氮化 物化合物半导体层。为了各种目的，将Grupp等人的题目为“METHOD FOR DEPINNING THE FERMI LEVEL OF A SEMICONDUCTOR AT AN ELECTRICAL JUNCTION AND DEVICES INCORPORATING SUCH JUNCTIONS”的美国专利7,176,483全部结合在此作为参考。Grapp等人描述了一种电气结，所述电气结包括半导体(例如C、Ge或Si基半导体)、导 体和设置在半导体和导体之间的界面层。所述界面层足够厚以解除钉止(depin)半导体的 费米能级，并且也足够薄以提供具有小于或等于约1000 Ω-μ m2的特定接触阻抗的结， 在一些情况下这是最小的特定接触阻抗。需要改进的发光二极管，具体地需要III族氮化物LED，具体地需要使用谐振隧 穿势垒的III族氮化物LED。
技术实现思路
在一些实施例中，本专利技术提出了一种包括发光器件的设备，所述发光器件包 括发光有源区，与所述有源区面相邻的隧穿势垒(TB)结构、与所述TB结构面相邻的 TB外延生长金属镜(TB-GEMM)结构，其中所述TB-GEMM结构包括至少一种金属， 并且实质上与有源区晶格匹配，导电型III族氮化物晶体结构与所述TB结构相对地与所 述有源区面相邻。一些实施例还包括与所述导电型III族氮化物结构电连接的电流传导接 触区。在所述设备的一些实施例中，有源区可选地包括多量子阱(MQW)结构。在所述 设备的一些实施例中，有源区的MQW结构可选地包括被选择用于提供选定子带最小能 势的量子阱宽度，并且所述TB-GEMM结构包括合金成分，使得金属电流注入体具有实 质上等于MQW的子带最小能势的费米能势。在一些实施例中，本专利技术提出了一种用于制作发光器件的方法。该方法包括 形成发光有源区；形成隧穿势垒(TB)结构，使得在所述发光器件中所述TB结构与所 述有源区面相邻；形成TB外延生长金属镜(TB-GEMM)结构，使得在所述发光器件中 所述TB-GEMM结构与所述TB结构面相邻，其中所述TB-GEMM结构包括至少一种金 属，并且其中所述TB-GEMM结构实质上与所述有源区晶格匹配；形成导电型III族氮 化物晶体结构，使得在所述发光器件中，所述导电型III族氮化物晶体结构与所述TB结 构相对地与所述有源区面相邻。一些实施例还包括形成电流传导接触区，使得在所述发 光器件中，所述电流传导接触区与所述导电型III族氮化物电连接。在所述方法的一些实 施例中，形成有源区可选地包括形成多量子阱(MQW)结构。在所述方法的一些实施例 中，形成有源区的MQW结构可选地包括形成被选择用于提供选定的子带最小能势的量 子阱宽度，并且所述TB-GEMM结构包括这样的合金成分，使得金属电流注入体具有实 质上等于MQW的子带最小能势的费米能势。附图说明图IA是现有技术的多量子阱(MQW)器件102或103的能级图101。图IB是具有绝缘衬底的现有技术MQW器件102的方框图。图IC是具有导电衬底的现有技术MQW器件103的方框图。图2A是根据本专利技术一些实施例的MQW器件202或203的能级图201。图2B是根据本专利技术一些实施例的具有绝缘衬底的MQW器件202的方框图。图2C是根据本专利技术一些实施例的具有导电衬底的MQW器件203的方框图。图2D是根据本专利技术一些实施例的具有绝缘衬底和光学腔的MQW器件204的方 框图。图2E是根据本专利技术一些实施例的具有导电衬底和光学腔的MQW器件205的方 框图。图2F是根据本专利技术一些实施例的具有绝缘衬底的MQW器件206的方框图，其 中光能通过所述衬底发射。 图2G是根据本专利技术一些实施例的具有导电衬底和薄顶侧GEMM结构的MQW器 件207的方框图，所述薄顶侧GEMM结构允许光通过其发射并且在器件的顶部输出。图2H是根据本专利技术一些实施例的具有绝缘衬底和用于形成光学腔的薄底侧 GEMM的MQW器件208的方框图，其中光能通过所述底侧GEMM和所述衬底发射。图21是根据本专利技术一些实施例的具有导电衬底和薄顶侧GEMM结构的MQW器 件209的方框图，所述薄顶侧GEMM结构形成光学腔并且允许光通过其发射并且在器件 的顶部输出。图3A是根据本专利技术一些实施例的MQW器件302或303的能级图301。图3B是根据本专利技术一些实施例的具有绝缘衬底的MQW器件302的方框图。图3C是根据本专利技术一些实施例的具有导电衬底的MQW器件303的方框图。图3D是根据本专利技术一些实施例的具有绝缘衬底和光学腔的MQW器件304的方 框图。图3E是根据本专利技术一些实施例的具有导电衬底和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括发光器件的设备，所述发光器件包括： 发光有源区； 与有源区面相邻的隧穿势垒ＴＢ结构； 与所述ＴＢ结构面相邻的ＴＢ外延生长金属镜ＴＢ－ＧＥＭＭ结构，其中所述ＴＢ－ＧＥＭＭ结构包括至少一种金属，并且与所述有源区实质上晶格匹配；与所述ＴＢ结构相对地与所述有源区面相邻的导电型Ⅲ族氮化物晶体结构；以及 与所述导电型Ⅲ族氮化物结构电连接的电流传导接触区。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗比乔根森，戴维金，
申请(专利权)人：光波光电技术公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。