提高发光二极管发光效率的方法及其外延结构技术

提高发光二极管发光效率的方法及其外延结构，其特征在于：在发光二极管的外延结构中，将p型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1≤j≤i，其中i为量子阱的数目。发光二极管的外延结构，依次包括衬底、过渡层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、量子阱层、p型氮化镓层，其特征在于：p型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1≤j≤i，i为量子阱的数目。本专利结构简单、制作方便。相对传统结构，能较大地提高强LED的发光效率与饱和工作电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光二极管
，具体涉及一种具有新型外延结构的发光二极管。
技术介绍
自从1993年InGaN/GaN基蓝光LED被制备出来后，GaN基LED的外延材料和器件 制备技术都得到极大地改善，现在LED已开始进入照明应用领域，LED照明相对于传统照 明技术的最大优势是其具有较高的发光效率及较低的输入功率。但是，LED仅是在低工作 电流小具有较高的发光效率，随着工作电流的增大，发光效率会逐渐下降，这就是被称之为 "Droop"效应，“Droop”效应是制约LED照明应用的一大瓶颈。"Droop"效应主要是电子溢流所导致，空穴有效质量较大和掺杂浓度较低而使得 其不能有效注入到量子阱，从而使得大量电子无法在量子阱中与空穴复合发光，传统方法 是通过电子阻挡层(EBL)来减少电子的逃逸，但增加了器件的工作电压，降低了器件的饱和 工作电流，如附图说明图1所示。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题(工作电压高和饱和工作电流低)，本专利技术的目的是提 供一种提高发光二极管发光效率的方法及其外延结构，提高空穴的注入效率和速率及注入 深度，提高器件发光效率与饱和工作电流，降低器件的工作电压。本专利技术的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于在发光二极管的外延结 构中，将ρ型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，ι < j ^ i，其中i为量子阱层的数目。如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于ρ型氮化镓层与第j个 量子阱层的垒接触。如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于ρ型氮化镓层与第j个 量子阱层的阱接触。如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于量子阱层i的数目 100。如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于量子阱i的数目 i < 10。本专利技术的发光二极管的外延结构，依次包括衬底、过渡层、u型氮化镓层、η型氮 化镓层、量子阱层、P型氮化镓层，其特征在于P型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中， ι彡j彡i，i为量子阱层的数目。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于P型氮化镓层与第j个量子阱层 的垒接触。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于ρ型氮化镓层与第j个量子阱层 的阱接触。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱层i的数目1彡i彡100。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱层i的数目1彡i彡10。所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱层与ρ型氮化镓层之间有电子 阻挡层。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱的组成为AlylInxlGai_xl_ylN (0 < xl 彡 1,0 ^ yl < 1)，量子垒的组成为 AlbInaGa1TbN (0 < a^ 1,0 ^ b < 1)。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于电子阻挡层的组成为 Aly2Inx2Ga1^y2N (0 彡 x2 彡 1，0 彡 y2 彡 1，0 彡 x2+y2 < 1)。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于过渡层的组成为Aly3Inx3Gai_x3_y3N (0 彡 x3 彡 1,0 彡 y3 彡 1,0 彡 x3+y3 < 1)。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于u型氮化镓层为未掺杂 Aly4Inx4Ga1^y4N (0 彡 x4 彡 1，0 彡 y4 彡 1，0 彡 x4+y4 < 1)半导体层。如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于η型氮化镓层为η型掺杂 Aly5Inx5Gai_x5_y5N (0彡x5彡1，0彡y5彡1，0彡x5+y5 < 1)半导体层，掺杂元素为Si，掺杂 浓度为 1 X IO1Vcm3 5 X IO2Vcm30如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于ρ型氮化镓层为ρ型掺杂 Inx6Ga1^x6NC0 < x6彡1)半导体层，掺杂元素为Be或Mg，掺杂浓度为5 X IO1Vcm3 9 X IO23/3cm ο本专利技术的原理p型层嵌入到多量子阱中，此结构可降低空穴注入路径，增加空穴 的注入方式(空穴可从侧面注入到量子阱中)，增加了空穴的注入深度和注入效率，可以提 高器件的发光效率和降低器件的工作电压，同时可提高器件的饱和工作电流。技术效果本专利结构简单、制作方便。相对传统结构，能较大地提高强LED的发 光效率与饱和工作电流。 数据对比表权利要求1.提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于在发光二极管的外延结构中，将P型 氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1 < j ^ i，其中i为量子阱层的数目。2.如权利要求1所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于P型氮化镓层与 第j个量子阱层的垒接触，或P型氮化镓层与第j个量子阱层的阱接触。3.如权利要求2所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于量子阱层i的数 目 i < 100。4.发光二极管的外延结构，依次包括衬底、过渡层、u型氮化镓层、η型氮化镓层、量子 阱层、P型氮化镓层，其特征在于P型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1 < j < i，i为 量子阱层的数目。5.如权利要求所4所述的发光二极管的外延结构，其特征在于ρ型氮化镓层与第j个 量子阱层的垒接触，或P型氮化镓层与第j个量子阱层的阱接触。6.如权利要求5所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱层i的数目 100。7.如权利要求5所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱层与ρ型氮化镓层 之间有电子阻挡层。8.如权利要求5所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱的组成为 AlylInxlGai_xl_ylN (0 < xl ^ 1,0 ^ yl < 1)，量子垒的组成为 Albln^ah—bN (0 < a 彡 1， 0 彡 b < 1)。9.如权利要求5所述的发光二极管的外延结构，其特征在于电子阻挡层的组成为 Aly2Inx2Ga1^y2N (0 彡 x2 彡 1，0 彡 y2 彡 1，0 彡 x2+y2 < 1)。10.如权利要求5所述的发光二极管的外延结构，其特征在于过渡层的组成为 Al^In^Ga^^-^N (0 彡 x3 彡 1，0 彡 y3 彡 1，0 彡 x3+y3 < 1)；u型氮化镓层为未掺杂Α1ΗΙηχ46&1_χ4_ΗΝ (0彡χ4彡1，0彡y4彡1，0彡x4+y4 < 1)半 导体层；η型氮化镓层为η型掺杂Aly5Inx5Gai_x5_y5N (0彡x5彡1，0彡y5彡1，0彡x5+y5 < 1) 半导体层，掺杂元素为Si，掺杂浓度为lX1018/cm3 5X 1022/cm3 ；P型氮化镓层为P型掺杂Inx6Gai_x6N (0 < x6 ^ 1)半导体层，掺杂元素为Be或Mg，掺 杂浓度为 5X IO1Vcm3 ~ 9X IO2Vcm30全文摘要提高发光二极管发光效率的方法及其外延结构，其特征在于在发光二极管的外延结构中，将p型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1≤j≤i，其中i为量子阱的数目。发光二极管的外延结构，依次包括衬底、过渡层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、量子阱层、p型氮化镓层，其特征在于p型氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于：在发光二极管的外延结构中，将ｐ型氮化镓层镶嵌到第ｊ个量子阱层中，１≤ｊ≤ｉ，其中ｉ为量子阱层的数目。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿建，靳彩霞，董志江，
申请(专利权)人：武汉迪源光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：83