一种氮化物发光二极管的外延结构制造技术

本发明专利技术公开了一种氮化物发光二极管的外延结构，通过在多量子阱发光区的V‑pits上方填充钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，钝化层阻挡电子和空穴扩散至V‑pits，降低V‑pits中缺陷的非辐射复合，而DBR将量子阱发出的光反射，防止光被V‑pits中的缺陷吸收，同时，Al量子点形成光反射和表面等离激元，进一步引导光波导方向。通过钝化层/DBR/Al量子点复合结构的多重垒加效应，提升量子阱的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光电器件领域，特别是一种氮化物发光二极管的外延结构。
技术介绍
现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因氮化物发光二极管的底层存在缺陷，在生长量子阱时缺陷延伸会形成V-pits，形成非辐射复合中心，导致电子容易通过V-pits的漏电通道泄漏并吸收量子阱发出的光，形成漏电和非辐射复合，降低发光效率、发光强度和ESD。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种氮化物发光二极管的外延结构，通过在多量子阱发光区域的V-pits上方填充钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，使非掺杂的钝化层阻挡电子和空穴扩展至V-pits，降低非辐射复合，而DBR（分布布拉格反射层）则将量子阱发光的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同时，Al量子点形成的光反射和表面等离激元，进一步引导光波导方向，通过多重垒加的效应提升氮化物发光二极管的发光效率。一种氮化物发光二极管的外延结构，依次包括衬底，N型氮化物，多量子阱，V-pits，钝化层/DBR/Al量子点，P型氮化物，P型接触层以及DBR，其特征在于：多量子阱发光区的V-pits上方填充钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，钝化层阻挡电子和空穴扩散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非辐射复合，而DBR将量子阱发出的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同时，Al量子点形成光反射和表面等离激元，进一步引导光波导方向。通过钝化层/DBR/Al量子点复合结构的多重垒加效应，结合P型半导体层一侧的DBR，使量子阱发出的光反射至衬底一侧，提升氮化物发光二极管的发光效率。进一步地，所述复合结构中的钝化层包含氮化硅SiNx，氮化铝AlN，氮化硼BN，二氧化硅SiO2等材料，用于阻挡电子和空穴扩散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非辐射复合。进一步地，所述钝化层/DBR/Al量子点的钝化层厚度为1~100nm，DBR厚度为1~100nm，Al量子点大小为1~100nm。进一步地，所述钝化层为非掺杂材料，背景载流子浓度为1E15~1E17cm-3，通过高电阻和高势垒的钝化层材料阻止电子和空穴扩展至V-pits，改善漏电和降低非辐射复合。进一步地，所述V-pits的大小为50~500nm，密度为1E7~1E10cm-2。进一步地，所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、氧化锌适合外延生长的衬底。附图说明图1为本专利技术实施例的氮化物发光二极管外延结构示意图。图2为本专利技术实施例的氮化物发光二极管的光波导示意图。图示说明：100：衬底，101：缓冲层，102：N型氮化物，103：多量子阱，104：V-pits，105：钝化层，106：DBR，107：Al量子点，108：P型氮化物，109：P型接触层，110：DBR。具体实施方式传统的氮化物发光二极管，因晶格失配和热失配在氮化物生长过程中会形成缺陷，生长多量子阱时该位错会延伸形成V-pits，而该V-pits形成非辐射复合中心，导致电子容易通过V-pits的漏电通道泄漏和吸收光，形成漏电和非辐射复合，降低发光强度和ESD。为了解决V-pits内缺陷的吸光及形成非辐射复合中心的问题，本专利技术提出的一种氮化物发光二极管的外延结构，如图1所示，依次包括：衬底100，缓冲层101，N型氮化物102，多量子阱103，V-pits 104，钝化层(105)/DBR(106)/Al量子点(107)的复合结构，P型氮化物108，P型接触层109和DBR 110。首先，使用金属有机化学气相沉积反应腔，在衬底上依次外延生长缓冲层、N型氮化物、多量子阱，并在量子阱发光区形成V-pits，密度为1E8cm-2，直径为200nm。然后，在V-pits上方填充无掺杂的钝化层BN层，厚度为10nm，沉积厚度为10nm的DBR和大小为20nm的Al量子点，形成钝化层BN/DBR/Al量子点的复合结构。钝化层BN背景载流子浓度为5E16cm-3，通过高电阻和高势垒的钝化层材料，阻挡电子和空穴扩散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非辐射复合，改善漏电和降低非辐射复合。而DBR将量子阱发出的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同时，Al量子点形成光反射和表面等离激元，进一步引导光波导方向。通过钝化层BN/DBR/Al量子点复合结构的多重垒加效应，结合P型一侧的DBR，使量子阱发出的光反射至衬底一侧，提升氮化物发光二极管的发光效率，如图2所示。以上实施方式仅用于说明本专利技术，而并非用于限定本专利技术，本领域的技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以对本专利技术做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本专利技术的范畴，本专利技术的专利保护范围应视权利要求书范围限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物发光二极管的外延结构，依次包括衬底，N型氮化物，多量子阱，V‑pits，钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，P型氮化物，P型接触层以及DBR，其特征在于：多量子阱发光区的V‑pits上方填充钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，钝化层阻挡电子和空穴扩散至V‑pits，降低V‑pits中缺陷的非辐射复合，而DBR将量子阱发出的光反射，防止光被V‑pits中的缺陷吸收，同时，Al量子点形成光反射和表面等离激元，进一步引导光波导方向。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物发光二极管的外延结构，依次包括衬底，N型氮化物，多量子阱，V-pits，钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，P型氮化物，P型接触层以及DBR，其特征在于：多量子阱发光区的V-pits上方填充钝化层/DBR/Al量子点的复合结构，钝化层阻挡电子和空穴扩散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非辐射复合，而DBR将量子阱发出的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同时，Al量子点形成光反射和表面等离激元，进一步引导光波导方向。2.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管的外延结构，其特征在于：所述复合结构中的钝化层用于阻挡电子和空穴扩散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非辐射复合。3.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管的外延结构，其特征在于：所述复合结构中的DBR将量子阱发出的光反射，防止光被V-pits中的位错及缺陷吸收。4.根据权利要求1所述的一种氮化物发...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，钟志白，杨焕荣，李志明，杜伟华，邓和清，伍明跃，周启伦，林峰，李水清，康俊勇，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35