具有非对称垒层的蓝光LED外延结构制造技术

具有非对称垒层的蓝光LED外延结构，涉及发光二极管外延技术领域。本实用新型专利技术结构从下至上依次包括蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层，有源区包括阱层和垒层，所述有源区的生长周期数为3m个周期，有源区包括三个部分，每个部分生长m个周期，垒层由AlxGa1-xN层、AlyIn1-yN层和InzGa1-zN层组成，其中，1≤m≤5。同现有技术相比，本实用新型专利技术能减缓溢流现象和降低能带的弯曲，提高内量子效率，从而有效提高出光效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有非对称垒层的蓝光LED外延结构
本技术涉及发光二极管外延
，特别是一种具有非对称垒层的蓝光LED外延结构。
技术介绍
目前，随着全球对新能源的重视程度不断提高，LED行业也随之快速的发展。很多专家学者，研发出很多有助于提高亮度的新材料和新结构。其中，蓝光LED中有源区是十分重要的一层。 现有技术中，蓝光LED外延结构包括蓝宝石衬底1、AlN缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7，如图1所示。有源区5包括阱层8和垒层9，如图2所示。但是上述结构的有源区5存在以下缺点:首先，由于阱层与垒层之间存在较大的晶格失配，会产生较强的内建电场，促使能带弯曲；其次，由于电子的有效质量比较轻，会出现溢流的现象；然后是最后一个垒层与P型电子阻挡层之间有较大的能级差，限制部分电洞有效复合几率。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本技术的目的是提供一种具有非对称垒层的蓝光LED外延结构。它能减缓溢流现象和降低能带的弯曲，提高内量子效率，从而有效提高出光效率。为了达到上述专利技术目的，本技术的技术方案以如下方式实现:具有非对称垒层的蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层，有源区包括阱层和垒层，所述有源区的生长周期数为3m个周期，有源区包括三个部分，每个部分生长m个周期，垒层由AIxGa1-χΝ 层、Alylnl-yN 层和 InzGal-zN 层组成，其中，I ^ m ^ 50在上述蓝光LED外延结构中，有源区第一部分是阱层和AlxGal-xN层交替生长；有源区第二部分是阱层和Alylnl-yN层交替生长；有源区第三部分是阱层和InzGal-zN层交替生长。在上述蓝光LED外延结构中，所述AlxGal-xN层的生长温度为650_1200°C，Al组分为0〈χ〈1，生长厚度为l-500nm，生长压力为50-800 mbar, AlxGal-xN生长厚度随着周期数量的增加逐渐增加或者逐渐变薄，Al组分随着周期的增加逐渐增加或逐渐减小。Alylnl-yN层的生长温度为650-1000°C，Al组分为0〈y〈l，生长厚度为l-lOOnm，生长压力为50-800 mbar ;所述InzGal-zN层的生长温度为650-1000°C，In组分为0〈Z〈1，生长厚度为l-500nm，生长压力为50-800 mbar, InzGal-zN生长厚度随着周期数量的增加逐渐增加或者逐渐变薄，In组分随着周期的增加逐渐增加或逐渐减小。在上述蓝光LED外延结构中，所述AlxGal-xN层生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为IxlO17 cm3~5x102° cm3 ;所述Alylnl-yN层生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为IxlO17cm3~5x102Q cm3 ;所述InzGal-zN层生长N型，掺杂兀素为Si，掺杂浓度为IxlO17 cm3~5xl02Qcm3.在上述蓝光LED外延结构中，所述AlxGal-xN层生长P型，掺杂元素为Mg或者Zn，掺杂浓度为IxlO17~IxlO23 cm3 ;所述Alylnl-yN层生长P型，掺杂元素为Mg或者Zn，掺杂浓度为IxlO17~IxlO23 cm3 ;所述InzGal-zN层生长P型,掺杂元素为Mg或者Zn,掺杂浓度为IxlO17 ~IxlO23 cm3。在上述蓝光LED外延结构中，所述生长AlxGal-xN层的能带大于生长Alylnl-yN层的能带，生长Alylnl-yN层的能带大于生长InzGal-zN层的能带。在上述蓝光LED外延结构中，所述有源区在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长。本技术由于采用了上述结构，将有源区的垒层分成三个部分且与阱层交替生长，第一部分AlGaN主要是释放应力，第二部分AlInN作用是降低与InGaN阱层之间的失配，第三部分InGaN作用是调节与EBL之间的能带差，更有利于电洞的跃迁。同现有技术相t匕，本技术通过提高垒势的高度，抑制了电子溢流现象的产生；通过降低晶格失配，提高有源区的晶体质量；通过降低最后一个垒层与EBL之间的能带差，促使电洞更容易跃迁到有源区，从而从整体上提高了内量子效率、有源区的晶体质量以及出光效率。下面结合附图和【具体实施方式】对本技术做进一步说明。【附图说明】图1是现有技术中LED外延结构示意图；图2是现有技术中LED有源区结构示意图；图3是本技术LED外延结构示意图；图4是本技术鱼层能带示意图。【具体实施方式】参看图3，本技术从下至上依次包括蓝宝石衬底1、AlN缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7。有源区5包括阱层8和垒层9。有源区5在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长3m个周期，有源区5包括三个部分，每个部分生长m个周期,鱼层由AlxGal-xN层10、Alylnl-yN层11和InzGal-zN层12组成,其中，I≤m≤5。有源区5第一部分是阱层8和AlxGal-xN层10交替生长；有源区5第二部分是阱层8和Alylnl-yN层11交替生长；有源区5第三部分是阱层8和InzGal-zN层12交替生长。上述AlxGal-xN层10的生长温度为650-1200°C，Al组分为0〈χ〈1，生长厚度为l-500nm，生长压力为50-800 mbar, AlxGal-xN层10生长厚度随着周期数量的增加逐渐增加或者逐渐变薄，Al组分随着周期的增加逐渐增加或逐渐减小。Alylnl-yN层11的生长温度为650-1000°C，Al组分为0〈y〈l，生长厚度为1-lOOnm，生长压力为50-800 mbar ;所述InzGal-zN层12的生长温度为650-1000°C，In组分为0〈Z〈1，生长厚度为l_500nm，生长压力为50-800 mbar, InzGal-zN12生长厚度随着周期数量的增加逐渐增加或者逐渐变薄，In组分随着周期的增加逐渐增加或逐渐减小。AlxGal-xN层10生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为1x1017 cm3~5x1020 cm3。Alylnl-yN层11生长N型，掺杂元素为Si,掺杂浓度为1x1017 cm3?5x1020 cm3。InzGal-zN层12生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为1x1017 cm3?5x1020 cm3。AlxGal-xN层10生长P型，掺杂元素为Mg或者Zn，掺杂浓度为1x1017?1x1023 cm3。Alylnl-yN层11生长P型，掺杂元素为Mg或者Zn，掺杂浓度为1x1017?1x1023 cm3。InzGal-zN层12生长P型，掺杂元素为Mg或者Zn，掺杂浓度为1x1017?1x1023 cm3。生长AlxGal-xN层10的能带大于生长Alylnl-yN层11的能带,生长Alylnl-yN层11的能带大于生长InzGal-zN层12的能带。参看图4,讲层 8 与鱼层 9 交替生长,AlxGal-xN层 10、AlyInl_yN层 ll、InzGal_zN层12的能带成台阶形逐渐降低或逐渐升高，AlxGal-xN层10的生长厚度随着周本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有非对称垒层的蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底（1）、AlN缓冲层（2）、U型GaN层（3）、N型GaN层（4）、有源区（5）、电子阻挡层（6）和P型GaN层（7），有源区（5）包括阱层（8）和垒层（9），其特征在于：所述有源区（5）的生长周期数为3m个周期，有源区（5）包括三个部分，每个部分生长m个周期，垒层由AlxGa1?xN层（10）、AlyIn1?yN层（11）和InzGa1?zN层（12）组成，其中，1≤m≤5。

【技术特征摘要】
1.具有非对称垒层的蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底(I)、AlN缓冲层(2)、U型GaN层(3)、N型GaN层(4)、有源区(5)、电子阻挡层(6)和P型GaN层(7)，有源区(5)包括阱层(8)和垒层(9)，其特征在于:所述有源区(5)的生长周期数为3m个周期，有源区(5)包括三个部分，每个部分生长m个周期，垒层由AlxGal-xN层(10)、AlyInl_yN层(11)和InzGal-zN层(12)组成，其中，1≤m≤5。2.根据权利要求1所述的具有非对称垒层的蓝光LED外延结构，其特征在于:有源区(5)第一部分是阱层(8)和AlxGal-xN层(10)交替生长；有源区(5)第二部分是阱层(8)和Alylnl-yN层(11)交替生长；有源区(5)第三部分是阱层(8)和InzGal-zN层(12)交替生长。3.根据权利要求1或2所述的具有非对称垒层的蓝光LED外延结构，其特征在于:所述AlxGal-xN层(10)的生长温度为650-12...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宇，郑建钦，曾颀尧，赖志豪，郭廷瑞，黄绣云，黄信智，张志刚，吴东海，童敬文，林政志，李鹏飞，
申请(专利权)人：南通同方半导体有限公司，同方股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：