一种氮化物LED结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化物LED结构，其在电子阻挡层与P型空穴注入层之间增设一P型附加量子阱，且所述P型附加量子阱的禁带宽度大于或等于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度，从而提高了电子与空穴的复合效率，进一步减少了多量子阱有源层中的电子泄露数量，提高了氮化物LED的内量子效率和发光强度；同时，还公开了一种氮化物LED结构的制备方法，通过在电子阻挡层与P型空穴注入层之间增设一P型附加量子阱，所述P型附加量子阱的禁带宽度大于或等于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度，从而提高了电子与空穴的复合效率，进一步减少了多量子阱有源层中的电子泄露数量，提高了氮化物LED的内量子效率和发光强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED制备
，尤其涉及一种氮化物LED结构及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。当半导体PN结的两端加上正向电压后， 注入PN结中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出颜色为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光。其中，GaN基材料是指GaN、InN, AlN以及他们的三元和四元化合物，属于直接带隙半导体材料，室温下其发光波长涵盖了近红外、可见以及深紫外波段，因而广泛地应用于LED领域中。目前，氮化物LED发光器件主要采用P-N结结构，并且在P型半导体和N型半导体之间设有多量子阱结构，所述多量子阱结构作为有源区。当器件工作时，电子和空穴分别从有源区两端的N型区和P型区输入，在量子阱有源区内复合发光。载流子在多量子阱结构中的分布主要由电子和空穴的输运特性来决定。相对于电子而言，空穴具有大得多的有效质量和低得多的迁移率，因此，在有源区各个量子阱中，空穴很难输运到远离P型区的量子阱中。这样，就导致了在有源区各个量子阱中电子和空穴的分布是很不均勻的，LED的发光强度主要由空穴的分布决定。最靠近P型区的量子阱中空穴浓度最高，对发光的贡献最大；随着注入电流的增大，在靠近N型区量子阱中无法复合的载流子会聚集在靠近P型区的量子阱中，使电子从有源区泄露的几率增大，从而大大降低器件的内量子效率，这也是导致 LED器件在大电流下效率明显下降的原因之一。为了阻止大量的电子从有源区中泄露出去，现有的LED结构中通常会采用一个禁带宽度大于量子阱势垒层的电子阻挡层，关于现有的LED结构，请参考图1，图1为现有的 LED结构的剖面图，如图1所示，现有的LED结构包括衬底101、在所述衬底101上依次形成的低温缓冲层102、不掺杂的氮化物层103、N型电子注入层104、多量子阱有源层105、电子阻挡层106、以及P型空穴注入层107，其中，所述N型电子注入层104与N型电极108相连，所述P型空穴注入层107上形成有透明电极层109，所述透明电极层109上制备有P型电极110。其中，所述多量子阱有源层105包括多个量子阱，设所述量子阱的个数为η个 (η彡1)，所述量子阱的势垒的禁带宽度(Β1、Β2、...&ι-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层保持相同，即Bl = Β2 = . . . = Bn-I，且所述电子阻挡层106的禁带宽度EB大于所述量子阱的势垒的禁带宽度(Bi、Β2、. . . Bn-I)，如图2所示。通过在LED结构中设置一电子阻挡层，并使所述电子阻挡层的禁带宽度大于所述多量子阱有源区中的量子阱的势垒的禁带宽度，从而可阻止电子从有源区中泄露，因而可在一定程度上提高LED器件的内量子效率。然而，现有技术的LED结构虽然采用了电子阻挡层，还是会有一部分电子从多量子阱有源层中泄露出来，从而降低器件的内量子效率。因此，有必要对现有的氮化物LED结构进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮化物LED结构及其制备方法，以提高氮化物LED的性能。为解决上述问题，本专利技术提出一种氮化物LED结构，该氮化物LED结构至少包括N 型电子注入层、P型空穴注入层以及夹在所述N型电子注入层与所述P型空穴注入层之间的多量子阱有源层，且所述多量子阱有源层与所述P型空穴注入层之间设置有一电子阻挡层，所述电子阻挡层与所述P型空穴注入层之间还设置有一 P型附加量子阱，所述P型附加量子阱的禁带宽度大于或等于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度。可选的，所述P型附加量子阱的禁带宽度小于所述电子阻挡层的禁带宽度，且所述P型附加量子阱的禁带宽度小于所述P型空穴注入层的禁带宽度。可选的，所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度。可选的，所述N型电子注入层、P型空穴注入层、多量子阱有源层、电子阻挡层及P 型附加量子阱均由AlxGE^niTyN组成，其中，0 < χ < 1,0 < x+y < I0 可选的，所述P型附加量子阱的禁带宽度通过调节Al.GiiJnmN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，所述P型附加量子阱的禁带宽度变宽，增加合金中化的组分， 所述P型附加量子阱的禁带宽度变窄。可选的，所述P型附加量子阱的禁带宽度通过调节所述P型附加量子阱的厚度来改变，增加所述P型附加量子阱的厚度，所述P型附加量子阱的禁带宽度变窄，减少所述P 型附加量子阱的厚度，所述P型附加量子阱的禁带宽度变宽。可选的，所述P型附加量子阱的厚度通过调节所述P型附加量子阱的生长时间来改变，增加所述P型附加量子阱的生长时间，所述P型附加量子阱的厚度增加，减小所述P 型附加量子阱的生长时间，所述P型附加量子阱的厚度减小。可选的，该氮化物LED结构还包括衬底、在所述衬底上依次生长的低温缓冲层以及不掺杂的氮化物层，所述不掺杂的氮化物层上依次形成有所述N型电子注入层、所述多量子阱有源层、所述电子阻挡层、所述P型附加量子阱以及所述P型空穴注入层，所述N型电子注入层与N型电极相连，所述P型空穴注入层上形成有透明电极层，所述透明电极层上制备有P型电极。同时，为解决上述问题，本专利技术还提出一种氮化物LED结构的制备方法，该方法包括如下步骤 提供衬底； 在所述衬底上依次形成低温缓冲层、不掺杂的氮化物层、N型电子注入层、多量子阱有源层、电子阻挡层、P型附加量子阱以及P型空穴注入层，其中，所述P型附加量子阱的禁带宽度大于或等于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度； 依次刻蚀所述P型空穴注入层、所述P型附加量子阱、所述电子阻挡层以及所述多量子阱有源层，形成一台柱面，并露出所述N型电子注入层，在露出的N型电子注入层上制备N型电极； 在刻蚀后的所述P型空穴注入层上制备透明电极层及P型电极。可选的，所述P型附加量子阱的禁带宽度小于所述电子阻挡层的禁带宽度，且所述P型附加量子阱的禁带宽度小于所述P型空穴注入层的禁带宽度。可选的，所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度。可选的，所述N型电子注入层、P型空穴注入层、多量子阱有源层、电子阻挡层及P 型附加量子阱均由AlxGE^niTyN组成，其中，0 < χ < 1,0 < x+y < I0 可选的，所述P型附加量子阱的禁带宽度通过调节Al.GiiJnmN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，所述P型附加量子阱的禁带宽度变宽，增加合金中化的组分， 所述P型附加量子阱的禁带宽度变窄。可选的，所述P型附加量子阱的禁带宽度通过调节所述P型附加量子阱的厚度来改变，增加所述P型附加量子阱的厚度，所述P型附加量子阱的禁带宽度变窄，减少所述P 型附加量子阱的厚度，所述P型附加量子阱的禁带宽度变宽。可选的，所述P型附加量子阱的厚度通过调节所述P型附加量子阱的生长时间来改变，增加所述P型附加量子阱的生本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种氮化物ＬＥＤ结构，至少包括Ｎ型电子注入层、Ｐ型空穴注入层以及夹在所述Ｎ型电子注入层与所述Ｐ型空穴注入层之间的多量子阱有源层，且所述多量子阱有源层与所述Ｐ型空穴注入层之间设置有一电子阻挡层，其特征在于，所述电子阻挡层与所述Ｐ型空穴注入层之间还设置有一Ｐ型附加量子阱，所述Ｐ型附加量子阱的禁带宽度大于或等于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物LED结构，至少包括N型电子注入层、P型空穴注入层以及夹在所述N型电子注入层与所述P型空穴注入层之间的多量子阱有源层，且所述多量子阱有源层与所述 P型空穴注入层之间设置有一电子阻挡层，其特征在于，所述电子阻挡层与所述P型空穴注入层之间还设置有一 P型附加量子阱，所述P型附加量子阱的禁带宽度大于或等于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度。2.如权利要求1所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述P型附加量子阱的禁带宽度小于所述电子阻挡层的禁带宽度，且所述P型附加量子阱的禁带宽度小于所述P型空穴注入层的禁带宽度。3.如权利要求2所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述多量子阱有源层中的量子阱的势阱的禁带宽度。4.如权利要求3所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述N型电子注入层、P型空穴注入层、多量子阱有源层、电子阻挡层及P型附加量子阱均由AlfiiJnmN组成，其中，0 <x < 1,0 < x+y < 1。5.如权利要求4所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述P型附加量子阱的禁带宽度通过调节AlxGiiyIni_x_yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，所述P型附加量子阱的禁带宽度变宽，增加合金中^的组分，所述P型附加量子阱的禁带宽度变窄。6.如权利要求4所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述P型附加量子阱的禁带宽度通过调节所述P型附加量子阱的厚度来改变，增加所述P型附加量子阱的厚度，所述P型附加量子阱的禁带宽度变窄，减少所述P型附加量子阱的厚度，所述P型附加量子阱的禁带宽度变宽。7.如权利要求6所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述P型附加量子阱的厚度通过调节所述P型附加量子阱的生长时间来改变，增加所述P型附加量子阱的生长时间，所述P 型附加量子阱的厚度增加，减小所述P型附加量子阱的生长时间，所述P型附加量子阱的厚度减小。8.如权利要求1所述的氮化物LED结构，其特征在于，该氮化物LED结构还包括衬底、 在所述衬底上依次生长的低温缓冲层以及不掺杂的氮化物层，所述不掺杂的氮化物层上依次形成有所述N型电子注入层、所述多量子阱有源层、所述电子阻挡层、所述P型附加量子阱以及所述P型空穴注入层，所述N型电子注入层与N型电极相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪波，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31