一种发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发光器件技术领域，具体而言，涉及一种发光二极管及其制备方法。发光二极管包括衬底和在衬底表面依次层叠设置的N型半导体层、多量子阱发光层，电子阻挡层和P型半导体层，电子阻挡层包括第一子层、第二子层和第三子层；多量子阱发光层、第一子层、第二子层和第三子层均包括同一位置设置的V型坑区域和平行于衬底的平面区域；平面区域，第一子层、第二子层和第三子层的厚度之比为50～400:0.001～50:10～400；V型坑区域，第一子层、第二子层和第三子层的厚度之比为5～20:0.001～5:5～100。这样可减少第一子层到第三子层之间的能障宽度，利于空穴注入侧壁发光区，从而提升了LED器件的发光效率。LED器件的发光效率。LED器件的发光效率。

【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器件
，具体而言，涉及一种发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管，简称为LED，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，可高效地将电能转化为光能，其在照明和显示器领域应用广泛。
[0003]在现有技术中，发光二极管的内部发光效率约为50％～80％。外延结构产生的载流子有一部分发生了非辐射复合，导致了总体发光效率降低。因此，提升LED器件内载流子的辐射复合效率是改善发光器件发光效率的有效途径。
[0004]载流子发生非辐射复合的原因有很多，其中，电子溢流是较常见的原因之一。因此，提供一种具有较好的防电子溢流的发光二极管具有重要意义。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种具有超高亮度的发光二极管，通过设置平行于衬底的平面区域和V型坑区域，并使这两个区域内电子阻挡层中第一子层、第二子层和第三子层的厚度之比在特定范围内，可以减少所述第一子层到所述第三子层之间的整体能障宽度，更利于空穴注入侧壁发光区，从而能够提升LED器件的整体发光效率。解决了现有技术中存在的因载流子溢流导致的LED器件在量子阱正向和侧壁方向产生的不同的非辐射复合现象的问题。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种发光二极管的制备方法。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种发光二极管，包括衬底，以及在衬底表面依次层叠设置的N型半导体层、多量子阱发光层，电子阻挡层和P型半导体层；
[0010]所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述多量子阱发光层表面的第一子层、第二子层和第三子层；
[0011]所述多量子阱发光层、所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层均包括同一位置设置的V型坑区域和平行于所述衬底的平面区域；
[0012]其中，在所述平面区域，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的厚度之比为50～400:0.001～50:10～400；
[0013]在所述V型坑区域，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层在V型坑的单侧侧壁处的厚度之比为5～20:0.001～5:5～100。
[0014]优选地，所述第一子层包括非掺杂AlN层、掺杂第一杂质的AlN层、非掺杂AlGaN层和掺杂第一杂质的AlGaN层中的一种；
[0015]和/或，所述第二子层包括非掺杂AlN层、掺杂第一杂质的AlN层、非掺杂AlGaN层和掺杂第一杂质的AlGaN层中的一种；
[0016]和/或，所述第三子层包括非掺杂AlN层、掺杂第一杂质的AlN层、非掺杂AlGaN层和掺杂第一杂质的AlGaN层中的一种。
[0017]优选地，所述第一杂质包括In、Mg和Si中的至少一种；
[0018]优选地，所述In的掺杂浓度为2
×
10
17
atom/cm3～5
×
10
18
atom/cm3；
[0019]优选地，所述Mg的掺杂浓度为2
×
10
18
atom/cm3～5
×
10
20
atom/cm3；
[0020]优选地，所述Si的掺杂浓度为1
×
10
17
atom/cm3～5
×
10
18
atom/cm3。优选地，所述第二子层中Al的掺杂浓度小于所述第一子层和/或所述第三子层中Al的掺杂浓度；
[0021]优选地，所述第一子层和/或所述第三子层中Al的掺杂浓度大于2
×
10
20
atom/cm3；
[0022]和/或，所述第二子层中Al的掺杂浓度为1.3
×
10
20
atom/cm3～2
×
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20
atom/cm3。
[0023]优选地，所述V型坑区域的底端形成弧形，所述弧形的弧度大于30
°
。
[0024]优选地，所述电子阻挡层在所述V型坑区域底端弧形处的厚度大于在所述V型坑区域单侧侧壁处的厚度；
[0025]和/或，所述电子阻挡层在所述平面区域的平面厚度大于在所述V型坑区域单侧侧壁处的厚度。
[0026]优选地，所述N型半导体层包括依次层叠设置在所述衬底表面的缓冲层、非掺杂GaN层、掺杂N型掺杂剂的N型GaN层和至少一层掺杂第二杂质的GaN发光区缓冲层；
[0027]优选地，所述缓冲层包括GaN层和/或AlGaN层；
[0028]优选地，所述第二杂质包括Al、In和Si中的至少一种；更优选地，所述掺杂第二杂质的GaN发光区缓冲层为超晶格结构。
[0029]本专利技术还提供了如上所述的发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
[0030]在衬底的表面依次生长N型半导体层、多量子阱发光层，电子阻挡层和P型半导体层，得到所述发光二极管；
[0031]其中，所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述多量子阱发光层表面的第一子层、第二子层和第三子层；所述多量子阱发光层、所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层均包括同一位置设置的V型坑区域和平行于所述衬底的平面区域。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0033](1)本专利技术提供的发光二极管，在垂直发光区的方向设置第一子层、第二子层和第三子层这三层电子阻挡层结构(即平行于所述衬底的平面区域)，可以减少电子溢流现象对空穴的提前消耗，提高发光区(即多量子阱发光层)空穴注入的数量，提升发光区垂直方向的复合效率；且在V
‑
pits(V型坑)侧壁方向由于发光区发生变形该处的能障比水平方向要高很多，空穴比较难注入发生复合。
[0034](2)本专利技术提供的发光二极管，通过使所述平面区域内所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的平面厚度比，以及，所述V型坑区域内所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层在V型坑的单侧侧壁处的厚度比在特定范围内，其中所述第二子层的厚度较所述第一子层和所述第三子层的厚度小，甚至这三层因应力的作用重合在一起，这样可以减少所述第一子层到所述第三子层之间的整体能障宽度，更利于空穴注入侧壁发光区，从而提升LED器件的整体发光效率。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术提供的发光二极管的结构示意图；
[0037]图2为本专利技术图1提供的发光二极管的局部结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，包括衬底，以及在衬底表面依次层叠设置的N型半导体层、多量子阱发光层，电子阻挡层和P型半导体层，其特征在于，所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述多量子阱发光层表面的第一子层、第二子层和第三子层；所述多量子阱发光层、所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层均包括同一位置设置的V型坑区域和平行于所述衬底的平面区域；其中，在所述平面区域，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的厚度之比为50～400:0.001～50:10～400；在所述V型坑区域，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层在V型坑的单侧侧壁处的厚度之比为5～20:0.001～5:5～100。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一子层包括非掺杂AlN层、掺杂第一杂质的AlN层、非掺杂AlGaN层和掺杂第一杂质的AlGaN层中的一种；和/或，所述第二子层包括非掺杂AlN层、掺杂第一杂质的AlN层、非掺杂AlGaN层和掺杂第一杂质的AlGaN层中的一种；和/或，所述第三子层包括非掺杂AlN层、掺杂第一杂质的AlN层、非掺杂AlGaN层和掺杂第一杂质的AlGaN层中的一种。3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述第一杂质包括In、Mg和Si中的至少一种。4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述In的掺杂浓度为2
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10
17
atom/cm3～5
×
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atom/cm3；优选地，所述Mg的掺杂浓度为2
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10
18
atom/cm3～5
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atom/cm3；优选地，所述Si的掺杂浓度为1
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10
17
atom/cm3～5
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋长伟，朱涛，黄理承，郭园，展望，程志青，芦玲，
申请(专利权)人：淮安澳洋顺昌光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：