红光二极管外延结构及其制备方法、红光二极管技术

本发明专利技术涉及一种红光二极管外延结构及其制备方法、红光二极管。该外延结构包括：依次层叠设置的P型半导体层、有源层和N型半导体层。P型半导体层包括：p型电流扩展反射层。p型电流扩展反射层包括：至少一组由砷化铝镓和砷化铝交替生长形成的DBR反射镜。上述红光二极管外延结构及其制备方法、红光二极管可以有效提升红光二极管外延结构及红光二极管的外量子效率和出光亮度。率和出光亮度。率和出光亮度。

【技术实现步骤摘要】
红光二极管外延结构及其制备方法、红光二极管


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种红光二极管外延结构及其制备方法、红光二极管。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)显示装置具有分辨率高、对比度高以及功耗低等优势，已经广泛应用于广告、体育、交通、金融、通讯、商业及演播等各行各业中。随着LED制备工艺和微纳加工技术的成熟，LED的尺寸也越来越小，逐渐达到微米量级(Mini/Micro
‑
LED)。
[0003]目前，在采用Micro
‑
LED构成的全彩显示装置中，与红光Micro
‑
LED相比，蓝光Micro
‑
LED和绿光Micro
‑
LED及其制备工艺较为成熟。但是，红光Micro
‑
LED及其制备工艺还有较大发展空间，例如红光Micro
‑
LED的外量子效率和出光亮度较低。
[0004]因此，如何提升红光二极管的外量子效率和出光亮度，是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种红光二极管外延结构及其制备方法、红光二极管，旨在解决如何提升红光二极管外延结构及红光二极管外量子效率和出光亮度的问题。
[0006]本申请实施例提供一种红光二极管外延结构，包括依次层叠设置的P型半导体层、有源层和N型半导体层。P型半导体层包括p型电流扩展反射层。p型电流扩展反射层包括至少一组由砷化铝镓和砷化铝交替生长形成的DBR反射镜。
[0007]上述红光二极管外延结构中，p型电流扩展反射层位于有源层的一侧。这样在N型半导体层作为红光二极管外延结构出光侧的情况下，p型电流扩展反射层采用至少一组由砷化铝镓和砷化铝交替生长形成的DBR反射镜，可以在满足电流扩展的同时对有源层出射的光波进行有效反射，从而避免有源层出射的部分光波从衬底一侧损失掉，有利于提升红光二极管外延结构的外量子效率及出光亮度。
[0008]此外，上述红光二极管外延结构中，p型电流扩展反射层同时兼顾电流扩展和光反射的功能，无需在红光二极管外延结构中分别设置电流扩展层和DBR层，也利于简化红光二极管外延结构的结构及其制备工艺。
[0009]可选的，p型电流扩展反射层包括：层叠设置的第一组DBR反射镜和第二组DBR反射镜。其中，第一组DBR反射镜和第二组DBR反射镜分别用于反射具有不同中心波长的光波；和/或，第一组DBR反射镜和第二组DBR反射镜具有不同的反射带宽。
[0010]上述红光二极管外延结构中，利用p型电流扩展反射层中不同组的DBR反射镜，可以确保p型电流扩展反射层能够反射的光波具有较大的中心波长范围，和/或确保p型电流扩展反射层具有较大的反射带宽范围。
[0011]可选的，第一组DBR反射镜包括：X个第一叠层结构，第一叠层结构包括层叠设置的
Al
0.4
Ga
0.6
As单层和AlAs单层。第二组DBR反射镜包括：Y个第二叠层结构，第二叠层结构包括层叠设置的Al
0.45
Ga
0.55
As单层和AlAs单层。其中，X和Y分别为大于或等于1的正整数。
[0012]可选的，X和Y之和的取值范围包括：20～40。
[0013]可选的，第一组DBR反射镜中，Al
0.4
Ga
0.6
As单层的厚度取值包括：46.7nm
±
0.5nm。AlAs单层的厚度取值包括：53.5nm
±
0.5nm。如此，第一组DBR反射镜能够用于反射中心波长约为670nm的波长，第一组DBR反射镜的反射带宽约为40nm。
[0014]可选的，第二组DBR反射镜中，Al
0.45
Ga
0.55
As单层的厚度取值包括：43.9nm
±
0.5nm。AlAs单层的厚度取值包括：50.3nm
±
0.5nm。如此，第二组DBR反射镜能够用于反射中心波长约为630nm的波长，第二组DBR反射镜的反射带宽约为48nm。
[0015]可选的，P型电流扩展反射层中，镁离子掺杂浓度的取值范围包括：1E18/cm3～2E18/cm3。
[0016]基于同样的专利技术构思，本申请实施例还提供一种红光二极管外延结构的制备方法，包括如下步骤。
[0017]提供衬底。
[0018]在衬底上层叠生长P型半导体层、有源层和N型半导体层。P型半导体层包括：p型电流扩展反射层。其中，p型电流扩展反射层包括至少一组由砷化铝镓和砷化铝交替生长形成的DBR反射镜。
[0019]上述红光二极管外延结构的制备方法用于制备前述一些实施例中的红光二极管外延结构。前述红光二极管外延结构所能实现的技术效果，该红光二极管外延结构的制备方法也均能实现，此处不再详述。
[0020]可选的，在衬底上生长p型电流扩展反射层，包括如下步骤。
[0021]在衬底上外延生长第一组DBR反射镜。第一组DBR反射镜包括：X个第一叠层结构，第一叠层结构包括层叠设置的Al
0.4
Ga
0.6
As单层和AlAs单层。
[0022]在第一组DBR反射镜表面外延生长第二组DBR反射镜。第二组DBR反射镜包括：Y个第二叠层结构，第二叠层结构包括层叠设置的Al
0.45
Ga
0.55
As单层和AlAs单层。
[0023]其中，X和Y分别为大于或等于1的正整数。
[0024]可选的，p型电流扩展反射层的掺杂源包括Cp2Mg。
[0025]基于同样的专利技术构思，本申请实施例还提供一种红光二极管，包括如上一些实施例所述的红光二极管外延结构，以及与P型半导体层连接的第一电极，与N型半导体层连接的第二电极。前述红光二极管外延结构所能实现的技术效果，该红光二极管也均能实现，此处不再详述。
附图说明
[0026]图1为一实施例提供的一种红光二极管外延结构的结构示意图；
[0027]图2为一实施例提供的一种p型电流扩展反射层的结构示意图；
[0028]图3为一实施例提供的一种红光二极管外延结构的制备方法的流程图；
[0029]图4为一实施例提供的一种红光二极管的结构示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1‑
衬底；2
‑
P型半导体层；21
‑
p型阻挡层；22
‑
p型欧姆接触层；
[0032]23
‑
p型电流扩展反射层；231
‑
第一组DBR反射镜；
[0033]232
‑
第二组DBR反射镜；24
‑
p型限制层；25
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红光二极管外延结构，包括：依次层叠设置的P型半导体层、有源层和N型半导体层；其特征在于，所述P型半导体层包括：p型电流扩展反射层；其中，所述p型电流扩展反射层包括：至少一组由砷化铝镓和砷化铝交替生长形成的DBR反射镜。2.如权利要求1所述的红光二极管外延结构，其特征在于，所述p型电流扩展反射层包括：层叠设置的第一组DBR反射镜和第二组DBR反射镜；其中，所述第一组DBR反射镜和所述第二组DBR反射镜分别用于反射具有不同中心波长的光波；和/或，所述第一组DBR反射镜和所述第二组DBR反射镜具有不同的反射带宽。3.如权利要求2所述的红光二极管外延结构，其特征在于，所述第一组DBR反射镜包括：X个第一叠层结构，所述第一叠层结构包括层叠设置的Al
0.4
Ga
0.6
As单层和AlAs单层；所述第二组DBR反射镜包括：Y个第二叠层结构，所述第二叠层结构包括层叠设置的Al
0.45
Ga
0.55
As单层和AlAs单层；其中，X和Y分别为大于或等于1的正整数。4.如权利要求3所述的红光二极管外延结构，其特征在于，所述第一组DBR反射镜中，所述Al
0.4
Ga
0.6
As单层的厚度取值包括：46.7nm
±
0.5nm；所述AlAs单层的厚度取值包括：53.5nm
±
0.5nm。5.如权利要求3所述的红光二极管外延结构，其特征在于，所述第二组DBR反射镜中，所述Al
0.45
Ga
0.55
As单层...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙威威，黄国栋，
申请(专利权)人：重庆康佳光电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：