半导体发光元件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体发光元件及其制备方法，其中所述半导体发光元件从下至上依次包括：衬底、n型半导体层、量子阱层、第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层，其中第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比、第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比、第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比以及第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比先降低再升高。本发明专利技术通过设置第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层的Mg与H浓度比先降低再升高，能够提高半导体发光元件的发光效率以及光电转换效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
半导体发光元件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体发光元件及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体发光元件具有波长范围可调范围广、发光效率高、节能环保、长寿命、尺寸小和可设计性强等优点，已经逐渐取代白炽灯和荧光灯成为普通家庭照明的光源，并广泛应用于新的场景，例如Mini
‑
LED、户内高分辨率显示屏、户外显示屏、手机背光、电视背光、笔记本电脑背光、家用灯具、路灯、车灯和手电筒等领域。
[0003]但是，传统氮化物半导体发光元件一般使用异质外延在蓝宝石衬底上生长，蓝宝石与氮化物半导体间的晶格失配和热失配大，从而产生较高的缺陷密度和极化效应，进而产生非辐射复合和电子波函数空间分离，降低半导体发光元件的发光效率；此外，传统氮化物半导体元件的空穴离化效率远低于电子离化效率，导致空穴浓度低于电子浓度1～2个数量级以上，过量的电子无法参与辐射复合而从量子阱层中溢出至p型半导体层中，产生非辐射复合；同时，空穴离化效率低会导致p型半导体层的空穴浓度低且难以有效注入量子阱层中，导致空穴注入量子阱层的效率低。因此，上述原因导致量子阱层的电子浓度和空穴浓度差异大，电子和空穴波函数交叠几率较低，电子和空穴复合效率低，进而导致量子阱层的发光效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种半导体发光元件及其制备方法，以解决半导体发光元件的发光效率低的问题。
[0005]为了实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术提供了一种半导体发光元件，
[0006]从下至上依次包括：衬底、n型半导体层、量子阱层、第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层，所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比、第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比、第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比以及第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比先降低再升高。
[0007]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比≤所述第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比≤第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比。
[0008]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比为b，且0≤b≤1。
[0009]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比为c，且0≤c≤1。
[0010]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比为a，且1≤a≤50。
[0011]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比
为d，且1≤d≤50。
[0012]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第一p型半导体层中的Mg浓度、第一非故意掺杂半导体层中的Mg浓度、第二非故意掺杂半导体层中的Mg浓度以及第二p型半导体层中的Mg浓度先降低再升高。
[0013]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg浓度≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg浓度≤所述第一p型半导体层中的Mg浓度≤所述第二p型半导体层中的Mg浓度。
[0014]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第一p型半导体层中的Al浓度、第一非故意掺杂半导体层中的Al浓度、第二非故意掺杂半导体层中的Al浓度以及第二p型半导体层中的Al浓度先降低再升高再降低最后升高。
[0015]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Al浓度≤所述第二p型半导体层中的Al浓度≤所述第一p型半导体层中的Al浓度≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Al浓度。
[0016]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第一p型半导体层的厚度为h1，且20nm≤h1≤50nm。
[0017]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二p型半导体层的厚度为h2，且10nm≤h2≤50nm。
[0018]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第一非故意掺杂半导体层的厚度为h3，且20nm≤h3≤80nm。
[0019]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述第二非故意掺杂半导体层的厚度为h4，且5nm≤h4≤50nm。
[0020]可选的，在所述的半导体发光元件中，所述n型半导体层、量子阱层、第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层的材质为GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN和AlInN中的至少一种。
[0021]为了实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术还提供了一种半导体发光元件的制备方法，包括以下步骤：
[0022]提供一衬底；
[0023]依次形成n型半导体层和量子阱层于所述衬底上；
[0024]依次形成第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层于所述量子阱层上，其中所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比、第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比、第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比以及第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比先降低再升高。
[0025]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比≤所述第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比≤第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比。
[0026]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比为b，且0≤b≤1。
[0027]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比为c，且0≤c≤1。
[0028]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比为a，且1≤a≤50。
[0029]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比为d，且1≤d≤50。
[0030]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第一p型半导体层中的Mg浓度、第一非故意掺杂半导体层中的Mg浓度、第二非故意掺杂半导体层中的Mg浓度以及第二p型半导体层中的Mg浓度先降低再升高。
[0031]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg浓度≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg浓度≤所述第一p型半导体层中的Mg浓度≤所述第二p型半导体层中的Mg浓度。
[0032]可选的，在所述的半导体发光元件的制备方法中，所述第一p型半导体层中的Al浓度、第一非故意掺杂半导体层中的Al浓度、第二非故意掺杂半导体层中的Al浓度以及第二p型半导体层中的Al浓度先降低再升高再降低最后升高。
[0033]可选的，在所述的半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体发光元件，其特征在于，从下至上依次包括：衬底、n型半导体层、量子阱层、第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层，所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比、第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比、第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比以及第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比先降低再升高。2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比≤所述第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比≤第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比。3.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比为b，且0≤b≤1。4.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比为c，且0≤c≤1。5.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比为a，且1≤a≤50。6.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二p型半导体层中的Mg与H的浓度比为d，且1≤d≤50。7.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一p型半导体层中的Mg浓度、第一非故意掺杂半导体层中的Mg浓度、第二非故意掺杂半导体层中的Mg浓度以及第二p型半导体层中的Mg浓度先降低再升高。8.如权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二非故意掺杂半导体层中的Mg浓度≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Mg浓度≤所述第一p型半导体层中的Mg浓度≤所述第二p型半导体层中的Mg浓度。9.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一p型半导体层中的Al浓度、第一非故意掺杂半导体层中的Al浓度、第二非故意掺杂半导体层中的Al浓度以及第二p型半导体层中的Al浓度先降低再升高再降低最后升高。10.如权利要求9中所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二非故意掺杂半导体层中的Al浓度≤所述第二p型半导体层中的Al浓度≤所述第一p型半导体层中的Al浓度≤所述第一非故意掺杂半导体层中的Al浓度。11.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一p型半导体层的厚度为h1，且20nm≤h1≤50nm。12.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二p型半导体层的厚度为h2，且10nm≤h2≤50nm。13.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一非故意掺杂半导体层的厚度为h3，且20nm≤h3≤80nm。14.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二非故意掺杂半导体层的厚度为h4，且5nm≤h4≤50nm。15.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述n型半导体层、量子阱层、第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层的材质为GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN和AlInN中的至少一种。
16.一种半导体发光元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底；依次形成n型半导体层和量子阱层于所述衬底上；依次形成第一p型半导体层、第一非故意掺杂半导体层、第二非故意掺杂半导体层以及第二p型半导体层于所述量子阱层上，其中所述第一p型半导体层中的Mg与H的浓度比、第一非故意掺杂半导体层中的Mg与H的浓度比、第二非故意...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，邬元杰，常亮，丘金金，高默然，毕京锋，
申请(专利权)人：厦门士兰明镓化合物半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：