半导体发光器件制造技术

本发明专利技术涉及半导体发光器件，其防止电子的外溢同时增加进入有源层内部的空穴的浓度，从而改善发光效率。本发明专利技术包括：n型半导体层；有源层，其形成在所述n型半导体层上并且在其中交替层叠有至少一个量子阱层和至少一个量子势垒层；电子阻挡层，其形成在所述有源层上，并且具有至少一个多层结构，在所述多层结构中层叠有具有不同能带间隙的三层，其中在所述三层中与所述有源层相邻的层具有倾斜的能带结构；以及p型半导体层，其形成在所述电子阻挡层上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体发光器件
本公开涉及半导体发光器件，具体地，涉及通过在防止电子溢出的同时使流入有源区的空穴增加来改善发光效率的半导体发光器件。
技术介绍
最近，诸如GaN等的氮化物半导体由于其优良的物理和化学性质，作为用于诸如发光二极管(LED)或激光二极管(LD)之类的发光器件的核心材料而日益突出。这种氮化物半导体通常由具有由InxAlyGanyN (表达的组成的半导体材料形成。使用氮化物半导体材料的发光二极管(LED)或激光二极管(LD)正用于发出具有蓝色或绿色波段的光的发光器件中，并且正用作诸如移动电话中的按键发光二极管、电标志牌和普通照明装置之类的各种产品的光源。继氮化物LED的发展之后，取得了各种技术进步，这广泛地扩大了氮化物LED的应用范围，并且，现正积极地进行将氮化物LED用作用于照明装置和车辆的光源的研究。特别地，已将氮化物LED传统上用作低电流/低输出移动产品中的组件；然而，近年来，氮化物LED的使用已延伸至高电流/高输出产品的领域，因此其中要求高照明度和高可靠性。在这些情况下，正在对用于改善氮化物发光器件中的发光效率的各种方法进行研究。其中一个方法是使用电子阻挡层。在一般的发光器件结构中，该电子阻挡层通常设置在有源层和P型半导体层之间。采用该电子阻挡层以通过阻止迁移率相对高于空穴的电子溢出至P型半导体层来改善有源层内的载流子复合效率。然而，该电子阻挡层既可以用作相对于空穴的阻挡层，又可以用作相对于电子的阻挡层。因此，电子阻挡层可能会影响空穴流入至有源层，并且有源层中的空穴的浓度可能减小。
技术实现思路
技术问题本公开的一个方面提供了这样一种半导体发光器件，其能够在阻止电子溢出至P型半导体层的同时增加流入至有源层的空穴。技术方案 根据本公开的一个方面，提供了一种半导体发光器件，其包括:n型半导体层；有源层，其形成在所述η型半导体层上并且包括在其中交替层叠的至少一个量子阱层和至少一个量子势垒层；电子阻挡层，其形成在所述有源层上，并且具有至少一个多层结构，所述多层结构包括在其中层叠的具有不同能带间隙的三层，所述三层中与所述有源层相邻的层具有倾斜的能带结构；以及P型半导体层，其形成在所述电子阻挡层上。 所述电子阻挡层可以由具有由InxAlyGa^N表达的组成的半导体材料形成，其中O ^ X ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ x+y ( I,并且通过调整Al和In之间的比例,所述电子阻挡层的多层结构中的各层可以具有不同的能带间隙。所述电子阻挡层的多层结构中的各层可以依次层叠，以容许其能带间隙在层叠方向上递减。所述电子阻挡层可以具有AlGaN/GaN/InGaN层的顺序层叠结构。所述电子阻挡层可以具有在其中重复层叠的AlGaN/GaN/InGaN层的层叠结构。所述电子阻挡层可以具有AlGaN/GaN/InGaN/GaN层的顺序层叠结构。所述电子阻挡层可以具有在其中重复层叠的AlGaN/GaN/InGaN/GaN层的层叠结构。所述电子阻挡层可以具有超晶格结构，并且所述电子阻挡层的各层可以具有0.5nm至20nm的厚度。所述电子阻挡层的多层结构中包括的所述三层中与所述有源层相邻的层可以具有能带间隙，该能带间隙的倾斜沿着层叠方向递增。所述电子阻挡层的多层结构中包括的所述三层中与所述有源层相邻的层可以具有比所述有源层的能带间隙更大的能带间隙，同时容许该能带间隙的倾斜沿着层叠方向递减。所述半导体发光器件还可以包括:绝缘衬底，其形成在所述η型半导体层的下表面上；η型电极，其形成在通过去除所述有源层和所述P型半导体层的部分而暴露的所述η型半导体层上；以及P型电极，其形成在所述P型半导体层上。所述半导体发光器件还可以包括:导电衬底，其形成在所述P型半导体层上；以及η型电极，其形成在所述η型半导体层上。技术效果根据本专利技术构思的实施例，可以在防止电子溢出现象的同时，改善至有源层的空穴注入效率。特别地，可以改善高电流密度下的发光效率。【附图说明】图1是根据本公开的第一实施例的半导体发光器件的侧剖视图；图2是图1的半导体发光器件的能带间隙图；图3是包括另一示例电子阻挡层的图1的半导体发光器件的能带间隙图；图4是包括又一示例电子阻挡层的图1的半导体发光器件的能带间隙图；图5是根据本公开的第二实施例的半导体发光器件的侧剖视图；图6是示出了在根据本公开的实施例的半导体发光器件和包括具有一般超晶格结构的电子阻挡层的半导体发光器件的发光效率方面的仿真结果的示图；以及图7至图9是根据本公开的第三实施例的半导体发光器件的能带间隙图。【具体实施方式】现在将参照附图详细地描述本公开的实施例。然而，本文所公开的专利技术构思可以以许多不同的形式具体实现，而不应解释为限制于本文所阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员全面地传达专利技术构思的范围。在附图中，为了清晰起见，元件的形状和尺寸可能被放大，并且相同的参考标记始终用于指定相同或相似的元件。图1是根据本公开的第一实施例的半导体发光器件的侧剖视图，图2是图1的半导体发光器件的能带间隙图。如图1所示，根据第一实施例的半导体发光器件100可以包括衬底110、缓冲层120、η型半导体层130、有源层140、电子阻挡层150和ρ型半导体层160。可以在η型半导体层130的暴露表面上形成η型电极170，并且可以在ρ型半导体层160的上表面上形成ρ型电极180。尽管未示出，但是还可以在P型半导体层160和P型电极180之间提供由透明电极材料等形成的欧姆接触层。在本实施例中，半导体发光器件例示为具有水平电极结构，其中η型电极170和ρ型电极180布置在同一方向上；然而，本专利技术构思不限于此，并且半导体发光器件可以具有垂直电极结构，将参照图5对其进行描述。衬底110可以是用于生长氮化物单晶的衬底，并且蓝宝石衬底通常可以用于该衬底。蓝宝石衬底由具有六菱形(Hexa-Rhombo) R3C对称性的晶体形成，并且沿着C轴具有13.0OlA的晶格常数，以及沿着A轴具有4.758Α的晶格常数。蓝宝石衬底的取向平面包括C (0001)面、A (1120)面和R (1102)面等。这里，C面主要用作用于氮化物生长的衬底，这是因为它相对有助于氮化物膜的生长并且在高温下稳定。此外，可以使用由SiC、GaN、ZnO、MgAl204、MgO、LiAlO2 或 LiGaO2 等形成的衬底。缓冲层120设置在衬底110和η型半导体层130之间，以缓解衬底110和η型半导体层130之间的晶格失配，从而改善生长于衬底110上的氮化物半导体单晶的晶体质量。缓冲层120可以是低温下生长的AlN成核层或GaN成核层。可替代地，缓冲层120可以生长为未掺杂GaN层。此外，可以根据需要省去缓冲层120。η型半导体层130和ρ型半导体层160可以由氮化物半导体形成，即，具有由AlxInyGa(1_x_y)N (其中，1，O≤y≤1，O≤x+y≤I)表达的组成的掺杂有η型杂质和P型杂质的半导体材料。作为代表性的半导体材料，可以使用GaN、AlGaN、和InGaN。η型杂质可以包括S1、Ge、Se和Te等，ρ型杂质可以包括Mg、Zn和Be等。可以通过金属有机化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光器件，包括：n型半导体层；有源层，其形成在所述n型半导体层上，并且包括在其中交替层叠的至少一个量子阱层和至少一个量子势垒层；电子阻挡层，其形成在所述有源层上，并且具有至少一个多层结构，所述多层结构包括在其中层叠的具有不同能带间隙的三层，所述三层中与所述有源层相邻的层具有倾斜的能带结构；以及p型半导体层，其形成在所述电子阻挡层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体发光器件，包括: η型半导体层； 有源层，其形成在所述η型半导体层上，并且包括在其中交替层叠的至少一个量子阱层和至少一个量子势垒层； 电子阻挡层，其形成在所述有源层上，并且具有至少一个多层结构，所述多层结构包括在其中层叠的具有不同能带间隙的三层，所述三层中与所述有源层相邻的层具有倾斜的能带结构；以及 P型半导体层，其形成在所述电子阻挡层上。2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述电子阻挡层由具有由InxAlyGa1^N表达的组成的半导体材料形成,其中O < χ < 1,0≤ y ≤ 1,0≤x+y≤I,并且 通过调整Al和In之间的比例，所述电子阻挡层的多层结构中的各层具有不同的能带间隙。3.根据权利要求2所述的半导体发光结构，其中所述电子阻挡层的多层结构中的各层依次层叠，以使得各层的能带间隙沿着层叠方向递减。4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中所述电子阻挡层具有AlGaN/GaN/InGaN层的顺序层叠结构。5.根据权利要求4所述的半导体发光器件，其中所述电子阻挡层具有在其中重复层叠的AlGaN/GaN/InGaN层的层叠结构。6.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中所述电子阻挡层具有AlG...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩尚宪，沈炫旭，金制远，赵周映，朴成柱，金晟泰，金珍泰，金容天，李尚准，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：
国别省市：