本发明专利技术提供了一种具有P型AlGaN层结构的LED芯片及其制备方法。本发明专利技术提供的LED芯片中所设置的P型AlGaN层中Al的掺杂量有规律的改变后，改变了P型AlGaN层的能带分布，减弱了了P型AlGaN层的价带对空穴注入时的阻挡作用，同时不削弱其对电子的阻挡作用。所形成的能带具有多个势阱，这些势阱能带有利于空穴的注入。而势垒则能继续对电子的阻挡作用。通过采用该结构，LED芯片的亮度提升8~10%，所需电压下降0.05~0.10V。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光二极管领域，特别地，涉及一种具有P型AlGaN层结构的LED芯片，本专利技术的另一方面还提供了上述芯片的一种制备方法。
技术介绍
GaN基发光二极管(LED)具有低电压、低功耗、小尺寸、轻重量、长寿命、高可靠性 等优点，而且作为一种高效、环保、绿色固态照明光源，正在迅速广泛地得到应用，被应用为交通信号灯、手机背光源、户外全彩显示屏、城市景观照明、汽车内外灯、隧道灯等产品。为增大量子阱层的发光亮度，人们多在LED芯片的结构中增设P型AlGaN层。如图I所示，LED芯片包括蓝宝石衬底I’、成核层2’、缓冲层3’、N型氮化镓层4’、量子阱层5’、P型AlGaN层6’、P型氮化镓层V和InGaN =Mg欧姆接触层8’。P型AlGaN层6’插设于量子阱层5’与P型氮化镓层V之间。电子需经过量子阱层5’才能进入P型氮化镓层7’，当电子通过P型AlGaN层6’时，受到P型AlGaN层6’中导带势垒61’(如图2所示)的阻挡，能减少进入P型氮化镓层V的电子数量，从而减少电子与P型氮化镓层7’过多的结合为非发光结构，从而提高LED芯片的发光强度。但当P型AlGaN层6’阻挡电子的同时，价带势垒62’也会阻挡空穴注入量子阱层5’的效率，从而降低了 LED芯片的发光强度。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，以解决现有技术中P型AlGaN层对空穴的阻挡，造成LED芯片发光效率低，亮度低的技术问题。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有P型AlGaN层结构的LED芯片，包括设置于量子阱层与P型氮化镓层之间的P型AlGaN层，P型AlGaN层为P型AlGaN/P型GaN超晶格结构。进一步地，P型AlGaN层由多组彼此叠置的P型AlGaN层与P型GaN层组成，P型AlGaN层与P型GaN层的组数为2 3组。进一步地，P型AlGaN层包括第一 P型AlGaN层、第一 P型GaN层、第二 P型AlGaN层、第二 P型GaN层、第三P型AlGaN层和第三P型GaN层；第一 P型GaN层、第二 P型AlGaN层、第二 P型GaN层、第三P型AlGaN层为陡结超晶格结构。进一步地，第二、第三P型AlGaN层厚度为9nm，第一、第二 P型GaN层的厚度为2nm。进一步地，第一 P型AlGaN层和第三P型GaN层为渐变式超晶格结构。根据本专利技术的另一方面还提供了一种上述芯片的制备方法，生长所述P型AlGaN层时包括以下步骤I)开启掺杂A I元素所用Al源67. 5 82. 5s，形成P型AlGaN层；2)关闭所述Al源13. 5 16. 5s形成P型GaN层；得到一组P型AlGaN层与P型GaN层；依次重复步骤I)和步骤2)得到多组P型AlGaN层与P型GaN层。进一步地，生长P型AlGaN层时掺杂Al元素的Al源流量为56 104sccm。进一步地，生长P型AlGaN层时初始掺杂Al元素时Al源流量增速为O. 9 I. 2sccm/S。进一步地，生长P型AlGaN层时结束掺杂Al元素时，Al源流量降速为O.81 I. 61sccm/s。本专利技术具有以下有益效果 本专利技术提供的LED芯片中所设置的P型AlGaN层中Al的掺杂量有规律的改变后，改变了 P型AlGaN层的能带分布，减弱了了 P型AlGaN层的价带对空穴注入时的阻挡作用，同时不削弱其对电子的阻挡作用。所形成的能带具有多个势阱，这些势阱能带有利于空穴的注入。而势垒则能继续对电子的阻挡作用。通过采用该结构，LED芯片的亮度提升8 10%，所需电压下降O. 05^0. IOv0本专利技术提供的LED芯片的生产方法通过修改P型AlGaN层的生长时间、三甲基铝流量(TMA1 Flow)制备得到具有上述结构的LED芯片。首先稳定Al流量生长2周期的9nmPAlGaN/2nmPGaN,之后再生长超晶格9nmPAlGaN/2nmPGaN。得到P型AlGaN层。该层中P型GaN势阱与P型AlGaN势垒交错分布，有效的降低了 P型AlGaN层中价带的势垒，降低空穴跨越该区所需能量，便于空穴扩散进入量子阱层。增加了量子阱层中空穴的浓度，增加了单位时间内空穴扩展数量。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图I是现有技术LED芯片结构示意图；图2是现有技术LED芯片中P型AlGaN层中能带示意图；图3是本专利技术优选实施例的LED芯片结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的LED芯片中P型AlGaN层中能带示意图；图5是本专利技术优选实施例3与对比例亮度测试结果图；图6是本专利技术优选实施例3与对比例电压测试结果图；图7是本专利技术优选实施例5与对比例亮度测试结果图；图8是本专利技术优选实施例5与对比例电压测试结果图；图9是本专利技术优选实施例6与对比例亮度测试结果图；图10是本专利技术优选实施例6与对比例电压测试结果图；以及图11本专利技术陡结结构与渐变式超晶格结构的量子能级示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术提供了一种具有P型AlGaN层结构的LED芯片。通过控制Al的掺入量使得该芯片的P型AlGaN层中的价带能带能量降低，有利于空穴的通过。同时维持导带能带的势垒，保持P型AlGaN层对电子的阻挡作用。达到提高LED芯片亮度，降低电压的目的。文中超晶格结构是指通过控制Al的掺杂得到P型AlGaN和P型GaN的薄层周期性交替生长堆叠形成的晶体。二者为晶格匹配的半导体材料。膜厚为纳米级。超晶格结构在外观上为多层堆叠，但该结构的能带上具有周期交替排布的势垒和势阱。势垒是指势能比附近的势能都高的空间区域。势阱是指势能比附近的势能都低的空间区域。超晶格结构中的势垒和势阱间的转换为量子能级。如图11所示，陡结结构的量子能级为势垒与势阱之 间垂直转换。本文中的渐变式超晶格结构是指能带发生渐变的交替式生长周期性结构。该结构的能带势垒与势阱之间为倾斜转换，而非陡结结构的垂直转换。如图3所示，本专利技术提供的LED芯片包括依次叠置的蓝宝石衬底I、成核层2、缓冲层3、N型氮化镓层4、量子阱层5、P型AlGaN层6、P型氮化镓层7和InGaN =Mg欧姆接触层8。P型AlGaN层6分别在导带能带和价带能带上形成势垒，导带能带差Λ Ec大于价带能带差ΔΕν。P型AlGaN层6由多组彼此叠置的P型AlGaN层与P型GaN层组成。一层P型AlGaN层与一层P型GaN层叠置为一组。P型AlGaN层与P型GaN层的组数为2 3组。当叠置2 3组P型AlGaN层与P型GaN层时，效果效果较好。叠置2 3组P型AlGaN层与P型GaN层效果相近。优选的，P型AlGaN层6包括依次叠置的第一 P型AlGaN层61、第一 P型GaN层62、第二 P型AlGaN层63、第二 P型GaN层64、第三P型AlGaN层65和第三P型GaN层66。由于Al元素的掺入P型AlGaN层的厚度相对P型GaN层的厚度，因而其势能比P型GaN层高形成势垒，P型GaN层则形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，苗振林，余小明，牛凤娟，刘锐森，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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