一种发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管及其制备方法，涉及发光二极管技术领域，该发光二极管包括：衬底；依次设于衬底上的第一半导体层、发光层、第二半导体层及接触层；设于第一半导体层与发光层之间的阻挡层，以用于减少第一半导体层的电子溢流至第二半导体层，阻挡层依次包括P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层，P型掺杂的InGaN层设于第一半导体层上。本发明专利技术能够解决现有技术中量子阱内电子

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发光二极管
，特别涉及一种发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的不断发展及进步，发光二极管作为一种发光器件，在照明及显示器领域越来越广泛应用，逐渐取代白炽灯的光源。发光二极管，简称LED，通过电子与空穴复合释放能量发光，其可高效的将电能转换成光能。与传统的灯具相比，发光二极管的能耗是白炽灯的十分之一，且发光二极管不含任何的重金属材料，节能环保，其次，发光二极管的响应速度快，只需要接通电源就能马上亮起来，而普通灯具接通电源之后彻底发热之后才能照亮。因此，发光二极管在照明及显示器的应用至关重要。
[0003]目前发光二极管一般为在多量子阱层与P型掺杂GaN层之间设置AlGaN电子阻挡层，阻止电子向P型层溢流，AlGaN电子阻挡层虽然能抑制电子向P型层溢流，但是AlGaN电子阻挡层同样阻挡了空穴的迁移率，导致空穴的迁移率进一步降低，使得量子阱内电子
‑
空穴波函数重叠率下降，从而导致LED的发光效率下降。
[0004]因此，现有的发光二极管普遍存在量子阱内电子
‑
空穴波函数重叠率低下，影响发光二极管发光效率的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种发光二极管及其制备方法，旨在解决现有技术中量子阱内电子
‑
空穴波函数重叠率低下，影响发光二极管发光效率的技术问题。
[0006]本专利技术的一方面在于提供一种发光二极管，所述发光二极管包括：衬底；依次设于所述衬底上的第一半导体层、发光层、第二半导体层及接触层；设于所述第一半导体层与所述发光层之间的阻挡层，以用于减少所述第一半导体层的电子溢流至所述第二半导体层，所述阻挡层依次包括P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层，所述P型掺杂的InGaN层设于所述第一半导体层上。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过本专利技术提供的一种发光二极管，在第一半导体层与发光层之间设有一阻挡层，阻挡层依次包括P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层，InGaN材料的引入导致外延层形成压应力，抵消外延层内部产生的张应力，降低发光层因为内部不均匀产生的极化效应，从而提高量子阱内电子
‑
空穴波函数重叠率，同时，该阻挡层的三层设置，能在内部形成与发光二极管外加电场方向相反的内建电场，降低发光二极管的电子的迁移速率，减少第一半导体层的电子溢流至第二半导体层，第一半导体的电子将会与第二半导体的空穴在发光层会合，从而进一步提高量子阱内电子
‑
空穴波函数重叠率，进而提高发光二极管的发光效率，从而解决了发光二极管普遍存在量子阱内电子
‑
空穴波函数重叠率低下，影响发光二极管发光效率的技术问题。
[0008]根据上述技术方案的一方面，所述P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层均为低温外延生长的InGaN。
[0009]根据上述技术方案的一方面，所述P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层的厚度均为50
‑
200nm。
[0010]根据上述技术方案的一方面，所述P型掺杂的InGaN层的掺杂剂为正己烷，其掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
19
cm
‑3，所述N型掺杂的InGaN层的掺杂剂为硅烷，其掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
19
cm
‑3。
[0011]根据上述技术方案的一方面，所述第一半导体层依次包括AlN缓冲层、未掺杂GaN层及N型掺杂GaN层，其中，所述AlN缓冲层设于所述衬底上，所述AlN缓冲层的厚度为15
‑
50nm，所述未掺杂GaN层的厚度为1
‑
3μm，所述N型掺杂GaN层的厚度为50
‑
200nm，所述N型掺杂GaN层的掺杂剂为硅，其浓度为1
×
10
19
cm
‑3‑1×
10
20
cm
‑3。
[0012]根据上述技术方案的一方面，所述第二半导体层依次包括电子阻挡层及P型掺杂GaN层，其中，所述电子阻挡层设于所述发光层上，所述电子阻挡层为AlGaN，其厚度为20
‑
100nm，Al组分占比为0.01
‑
0.2，所述P型掺杂GaN层的厚度为30
‑
200nm，所述P型掺杂GaN层的掺杂剂为镁，其浓度为为1
×
10
19
cm
‑3‑1×
10
20
cm
‑3。
[0013]根据上述技术方案的一方面，所述发光层为多量子阱结构，包括若干个周期InGaN阱层与GaN垒层，其中，InGaN阱层的厚度为2
‑
4nm，GaN垒层的厚度为8
‑
20nm。
[0014]根据上述技术方案的一方面，所述接触层为GaN，其厚度为10
‑
50nm。
[0015]本专利技术的另一方面在于提供一种发光二极管的制备方法，所述制备方法包括：提供衬底；在所述衬底上依次外延生长第一半导体层，发光层，第二半导体层及接触层；通过在第一半导体层及发光层之间外延生长一阻挡层，以用于减少所述第一半导体层的电子溢流至所述第二半导体层，其中，所述阻挡层依次包括P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层，所述P型掺杂的InGaN层设于所述第一半导体层上。
[0016]进一步说明，所述阻挡层的生长步骤包括：将温度设置在800
‑
900℃之间，压力设置在100
‑
300Torr之间，掺杂剂为正己烷，掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
19
cm
‑3，外延生长形成厚度为50
‑
200nm的P型掺杂的InGaN层；将温度设置在800
‑
900℃之间，压力设置在100
‑
300Torr之间，外延生长形成厚度为50
‑
200nm的无掺杂的InGaN层；将温度设置在800
‑
900℃之间，压力设置在100
‑
300Torr之间，掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
19
cm
‑3，外延生长形成厚度为50
‑
200nm的N型掺杂的InGaN层。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：衬底；依次设于所述衬底上的第一半导体层、发光层、第二半导体层及接触层；设于所述第一半导体层与所述发光层之间的阻挡层，以用于减少所述第一半导体层的电子溢流至所述第二半导体层，所述阻挡层依次包括P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层，所述P型掺杂的InGaN层设于所述第一半导体层上。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层均为低温外延生长的InGaN。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述P型掺杂的InGaN层、无掺杂的InGaN层及N型掺杂的InGaN层的厚度均为50
‑
200nm。4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述P型掺杂的InGaN层的掺杂剂为正己烷，其掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
19
cm
‑3，所述N型掺杂的InGaN层的掺杂剂为硅烷，其掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
19
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层依次包括AlN缓冲层、未掺杂GaN层及N型掺杂GaN层，其中，所述AlN缓冲层设于所述衬底上，所述AlN缓冲层的厚度为15
‑
50nm，所述未掺杂GaN层的厚度为1
‑
3μm，所述N型掺杂GaN层的厚度为50
‑
200nm，所述N型掺杂GaN层的掺杂剂为硅，其浓度为1
×
10
19
cm
‑3‑1×
10
20
cm
‑3。6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二半导体层依次包括电子阻挡层及P型掺杂GaN层，其中，所述电子阻挡层设于所述发光层上，所述电子阻挡层为AlGaN，其厚度为20
‑
100nm，Al组分占比为0.01
‑
0.2，所述P型掺杂GaN层的厚度为30
‑
200n...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡加辉，刘春杨，金从龙，顾伟，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：