发光二极管外延片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。该外延片包括：衬底、在衬底上依次向上生长的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个量子阱层，量子垒层与量子阱层相互交替生长，外延片还包括设于多量子阱层和p型层之间的空穴注入层，空穴注入层的禁带宽度大于多量子阱层中最靠近空穴注入层的量子阱层的禁带宽度。本发明专利技术通过设置空穴注入层，在多量子阱层和p型层之间形成一个势阱，该势阱能够聚集从p型层注入到多量子阱层的空穴，然后在外加电压的作用下，将聚集的空穴注入到多量子阱层，从而提高了空穴的注入效率，促进了电子和空穴的辐射复合效率，提高了外延片的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及发光二极管外延片及其制造方法。
技术介绍
半导体发光二极管是一种将电能转化为光能的发光器件，广泛应用于人们的日常生活中。发光二极管芯片为半导体晶体，是发光二极管的核心组件。其中，发光二极管芯片一般包括外延片以及设于外延片上的电极。外延片一般包括衬底、依次层叠在衬底上的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，其中，多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个量子阱层，量子垒层与量子阱层相互交替生长。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：现有的发光二极管外延片中，p型层中不同分散能级上的空穴注入多量子阱层具有随机性，该随机性降低了空穴的注入效率，导致多量子阱区辐射复合效率较低，降低了发光二极管的发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底、在所述衬底上依次向上生长的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个量子阱层，所述量子垒层与所述量子阱层相互交替生长，所述外延片还包括设于所述多量子阱层和所述p型层之间的空穴注入层，所述空穴注入层的禁带宽度大于所述多量子阱层中最靠近所述空穴注入层的所述量子阱层的禁带宽度；所述外延片还包括设于所述空穴注入层与所述p型层之间的电子阻挡层，所述电子阻挡层的禁带宽度大于所述空穴注入层的禁带宽度；所述空穴注入层为InxGa1-xN层，所述量子阱层为InyGa1-yN层，所述电子阻挡层为p型AlaGa1-aN层，其中，0<x<1，0<y<1，x＜y，0＜a＜1；所述空穴注入层为多层，每层所述空穴注入层的禁带宽度中，最小的禁带宽度不小于所述多量子阱层中最靠近所述空穴注入层的量子阱层的禁带宽度，最大的禁带宽度不大于所述电子阻挡层的禁带宽度，各层所述空穴注入层的InxGa1-xN中x的取值不同且InxGa1-xN的厚度厚薄交替。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述方法包括：提供衬底，并依次在所述衬底上生长缓冲层、n型层；在所述n型层上生长多量子阱层，所述多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个量子阱层，所述量子垒层与所述量子阱层相互交替生长；在所述多量子阱层上生长p型层；在所述n型层上制作n型电极，在所述p型层上制作p电极；所述方法还包括：在所述多量子阱层和所述p型层之间生长空穴注入层，所述空穴注入层的禁带宽度大于所述多量子阱层中的最靠近所述空穴注入层的所述量子阱层的禁带宽度；所述方法还包括：在所述空穴注入层和所述p型之间生长电子阻挡层，所述电子阻挡层的禁带宽度大于所述空穴注入层的禁带宽度；所述空穴注入层为InxGa1-xN层，所述量子阱层为InyGa1-yN层，所述电子阻挡层为p型AlaGa1-aN层，其中，0<x<1，0<y<1，x＜y，0＜a＜1；所述空穴注入层为多层，每层所述空穴注入层的禁带宽度中，最小的禁带宽度不小于所述多量子阱层中最靠近所述空穴注入层的量子阱层的禁带宽度，最大的禁带宽度不大于所述电子阻挡层的禁带宽度，各层所述空穴注入层的InxGa1-xN中x的取值不同且InxGa1-xN的厚度厚薄交替。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多量子阱层和p型层之间设置空穴注入层，空穴注入层的禁带宽度大于多量子阱层中最靠近空穴注入层的量子阱层的禁带宽度，从而在多量子阱层和p型层之间形成一个势阱，该势阱能够将从p型层跃迁到多量子阱层的空穴聚集在空穴注入层里，然后在外加电压的作用下，空穴注入层将聚集的空穴注入到多量子阱层，从而提高了空穴的注入效率，促进了电子和空穴的辐射复合效率，提高了外延片的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；图3是本专利技术实施例三提供的一种发光二极管外延片的制造方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，参见图1，该外延片包括：衬底11、在衬底11上依次向上生长的的缓冲层12、n型层13、多量子阱层14、空穴注入层15和p型层17，多量子阱层14包括若干个量子垒层141和若干个量子阱层142，量子垒层141与量子阱层142相互交替生长，空穴注入层15的禁带宽度大于多量子阱层14中最靠近空穴注入层15的量子阱层142的禁带宽度。其中，禁带宽度是指一个能带宽度，其单位是电子伏特(ev)。固体中电子的能级是不连续分布的，从而形成一些不连续的能带，自由电子存在的能带称为导带，被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从价带跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。显然地，由于空穴是从高势能向低势能跃迁，在本实施中，p型层17的禁带宽度大于空穴注入层15的禁带宽度，此技术为本领域的技术人员所熟知，在此不再详述。在本实施例中，通过使空穴注入层15的禁带宽度大于多量子阱层14中最靠近空穴注入层15的量子阱层142的禁带宽度，从而在p型层17与多量子阱层14之间形成势阱，起到聚集空穴的作用。优选地，该外延片还包括设于空穴注入层15与p型层17之间的电子阻挡层16，电子阻挡层16的禁带宽度大于空穴注入层15的禁带宽度。通过设置电子阻挡层16，可以有效防止电子溢流，增加了电子空穴的复合效率。通过使空穴注入层15的禁带宽度小于电子阻挡层16的禁带宽度，从而便于空穴越过电子阻挡层16后聚集到空穴注入层15。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多量子阱层和p型层之间设置空穴注入层，空穴注入层的禁带宽度大于多量子阱层中最靠近空穴注入层的量子阱层的禁带宽度，从而在多量子阱层和p型层之间形成一个势阱，该势阱能够将从p型层跃迁到多量子阱层的空穴聚集在空穴注入层里，然后在外加电压的作用下，空穴注入层将聚集的空穴注入到多量子阱层，从而提高了空穴的注入效率，促进了电子和空穴的辐射复合效率，提高了外延片的发光效率。通过设置电子阻挡层，可以有效防止电子溢流，进一步增加了电子空穴的复合效率。实施例二本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，参见图2，该外延片包括：衬底21、在衬底21上依次向上生长的缓冲层22、n型层23、多量子阱层24、空穴注入层25和p型层27，多量子阱层24包括若干个量子垒层241和若干个量子阱层242，量子垒层241与量子阱层242相互交替生长，空穴注入层25的禁带宽度大于多量子阱层24中最靠近空穴注入层25的量子阱层242的禁带宽度。可选地，衬底21可以为蓝宝石衬底。可选地，缓冲层22可以为复合层，可以包括GaN低温缓冲层和未掺杂的GaN层。可选地，n型层23由n型掺杂的GaN制成，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底、在所述衬底上依次向上生长的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个量子阱层，所述量子垒层与所述量子阱层相互交替生长，其特征在于，所述外延片还包括设于所述多量子阱层和所述p型层之间的空穴注入层，所述空穴注入层的禁带宽度大于所述多量子阱层中最靠近所述空穴注入层的量子阱层的禁带宽度。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底、在所述衬底上依次向上生长的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个量子阱层，所述量子垒层与所述量子阱层相互交替生长，其特征在于，所述外延片还包括设于所述多量子阱层和所述p型层之间的空穴注入层，所述空穴注入层的禁带宽度大于所述多量子阱层中最靠近所述空穴注入层的量子阱层的禁带宽度；所述外延片还包括设于所述空穴注入层与所述p型层之间的电子阻挡层，所述电子阻挡层的禁带宽度大于所述空穴注入层的禁带宽度；所述空穴注入层为InxGa1-xN层，所述量子阱层为InyGa1-yN层，所述电子阻挡层为p型AlaGa1-aN层，其中，0<x<1，0<y<1，x＜y，0＜a＜1；所述空穴注入层为多层，每层所述空穴注入层的禁带宽度中，最小的禁带宽度不小于所述多量子阱层中最靠近所述空穴注入层的量子阱层的禁带宽度，最大的禁带宽度不大于所述电子阻挡层的禁带宽度，各层所述空穴注入层的InxGa1-xN中x的取值不同且InxGa1-xN的厚度厚薄交替。2.一种发光二极管外延片...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明军，魏世祯，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：