改善内量子效率的发光二极管及其制备方法技术

本公开提供了一种改善内量子效率的发光二极管及其制备方法，属于光电子制造技术领域。该发光二极管包括n型层和p型层，以及设置在所述n型层和所述p型层之间的有源层，所述有源层包括依次层叠在所述n型层上的第一有源层、第二有源层和第三有源层，所述第一有源层、所述第二有源层和所述第三有源层均包括层叠的量子阱层和量子垒层；所述第一有源层的量子阱层的厚度小于所述第二有源层的量子阱层的厚度，所述第二有源层的量子阱层的厚度小于所述第三有源层的量子阱层的厚度。本公开实施例能改善发光二极管的内量子效率，提升发光二极管的发光效果。管的发光效果。管的发光效果。

【技术实现步骤摘要】
改善内量子效率的发光二极管及其制备方法


[0001]本公开涉及光电子制造
，特别涉及一种改善内量子效率的发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。LED的核心结构是外延片，外延片的制作对LED的光电特性有着较大的影响。
[0003]外延片通常包括：衬底、n型GaN层、有源层和p型GaN层，n型GaN层、有源层和p型GaN层依次层叠在衬底上。其中，有源层通常包括多个交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层。
[0004]由于InGaN材料的晶格常数大于GaN，会出现晶格失配的问题，且晶格失配的严重程度会影响压电极化电场的强度，而压电极化电场会导致量子阱能带倾斜，使电子空穴波函数重叠度变小，引起辐射复合效率降低；由于空穴的质量远远大于电子的质量，导致在小电流驱动下距离P型层较远的量子阱中空穴载流子浓度过低，电子和空穴有效复合发光的机率很低，造成发光二极管的内量子效率(Internal Quantum Efficiency，简称IQE)下降。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种改善内量子效率的发光二极管及其制备方法，能改善发光二极管的内量子效率，提升发光二极管的发光效果。所述技术方案如下：
[0006]一方面，本公开实施例提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括n型层和p型层，以及设置在所述n型层和所述p型层之间的有源层，所述有源层包括依次层叠在所述n型层上的第一有源层、第二有源层和第三有源层，所述第一有源层、所述第二有源层和所述第三有源层均包括层叠的量子阱层和量子垒层；所述第一有源层的量子阱层的厚度小于所述第二有源层的量子阱层的厚度，所述第二有源层的量子阱层的厚度小于所述第三有源层的量子阱层的厚度。
[0007]可选地，所述第一有源层的量子阱层的厚度与所述第二有源层的量子阱层的厚度的比值不小于0.8；所述第二有源层的量子阱层的厚度与所述第三有源层的量子阱层的厚度的比值不小于0.8。
[0008]可选地，所述第一有源层的量子阱层的厚度为2nm至3nm。
[0009]可选地，所述第一有源层、所述第二有源层和所述第三有源层均包括交替层叠的多个所述量子阱层和多个所述量子垒层。
[0010]可选地，所述第一有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周期数量不大于所述第二有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周期数量；所述第二有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周期数量不大于所述第三有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周
期数量。
[0011]可选地，所述第一有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周期数量为2至5个，所述第二有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周期数量为2至5个，所述第三有源层的所述量子阱层和所述量子垒层的周期数量为2至5个。
[0012]可选地，所述量子阱层包括In
x
Ga1‑
x
N层，0.2≤x≤0.5，各所述量子阱层中In组分的占比均相等。
[0013]可选地，所述量子垒层包括GaN层或AlGaN层。
[0014]另一方面，本公开实施例还提供了一种发光二极管的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成n型层；在所述n型层上形成有源层，所述有源层包括依次层叠的第一有源层、第二有源层和第三有源层，所述第一有源层、所述第二有源层和所述第三有源层均包括层叠的量子阱层和量子垒层；所述第一有源层的量子阱层的厚度小于所述第二有源层的量子阱层的厚度，所述第二有源层的量子阱层的厚度小于所述第三有源层的量子阱层的厚度；在所述有源层上形成p型层。
[0015]可选地，所述在所述n型层上形成有源层包括：在纯氮气气氛下，控制生长温度为700℃至850℃，控制生长压力为200Torr至500Torr，生长各所述量子阱层；在氮气和氢气混合气氛下，控制生长温度为800℃至960℃，控制生长压力为100Torr至300Torr，生长各所述量子垒层。
[0016]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0017]本公开实施例提供的发光二极管通过调整量子阱InGaN的厚度，使得从n型层至p型层的方向上，量子阱层的厚度具有由“窄”到“宽”的变化，这样距离p型层较远的量子阱层的厚度较小，量子垒层和量子阱层之间晶格失配的情况也更轻微，从而可以减弱距离p型层较远的量子阱层与量子垒层之间晶格失配严重的问题，并减弱压电极化电场，减弱距离p型层较远的量子阱层与量子垒层之间的斯塔克效应。
[0018]并且，减小距离p型层较远的量子阱层的厚度，能有效降低对小电流下载流子的束缚，这样就可以增加靠近p型层的量子阱层中载流子浓度，从而提升发光二极管的内量子效率，改善发光二极管的发光效率。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
[0020]图1是本公开实施例提供的一种发光二极管的结构示意图；
[0021]图2是本公开实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程图。
[0022]图中各标记说明如下：
[0023]10、衬底；
[0024]20、n型层；
[0025]30、有源层；31、第一有源层；32、第二有源层；33、第三有源层；301、量子阱层；302、量子垒层；
[0026]40、p型层；41、低温p型AlGaN层；42、p型电子阻挡层；43、高温p型GaN层；44、p型欧姆接触层；
[0027]51、缓冲层；52、非掺杂GaN层。
具体实施方式
[0028]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0029]图1是本公开实施例提供的一种发光二极管的结构示意图。如图1所示，该外延片包括衬底10和依次形成在衬底10上的n型层20、有源层30和p型层40；
[0030]如图1所示，有源层30包括依次层叠的第一有源层31、第二有源层32和第三有源层33，第一有源层31、第二有源层32和第三有源层33均包括层叠的量子阱层301和量子垒层302。
[0031]示例性地，量子阱层301包括In
x
Ga1‑
x
N层，0.2≤x≤0.5。
[0032]如图1所示，第一有源层31的量子阱层301的厚度小于第二有源层32的量子阱层301的厚度，第二有源层32的量子阱层301的厚度小于第三有源层33的量子阱层301的厚度。
[0033]本公开实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，所述发光二极管包括n型层(20)和p型层(40)，以及设置在所述n型层(20)和所述p型层(40)之间的有源层(30)，其特征在于，所述有源层(30)包括依次层叠在所述n型层(20)上的第一有源层(31)、第二有源层(32)和第三有源层(33)，所述第一有源层(31)、所述第二有源层(32)和所述第三有源层(33)均包括层叠的量子阱层(301)和量子垒层(302)；所述第一有源层(31)的量子阱层(301)的厚度小于所述第二有源层(32)的量子阱层(301)的厚度，所述第二有源层(32)的量子阱层(301)的厚度小于所述第三有源层(33)的量子阱层(301)的厚度。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一有源层(31)的量子阱层(301)的厚度与所述第二有源层(32)的量子阱层(301)的厚度的比值不小于0.8；所述第二有源层(32)的量子阱层(301)的厚度与所述第三有源层(33)的量子阱层(301)的厚度的比值不小于0.8。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一有源层(31)的量子阱层(301)的厚度为2nm至3nm。4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一有源层(31)、所述第二有源层(32)和所述第三有源层(33)均包括交替层叠的多个所述量子阱层(301)和多个所述量子垒层(302)。5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述第一有源层(31)的所述量子阱层(301)和所述量子垒层(302)的周期数量不大于所述第二有源层(32)的所述量子阱层(301)和所述量子垒层(302)的周期数量；所述第二有源层(32)的所述量子阱层(301)和所述量子垒层(302)的周期数量不大于所述第三有源层...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪威威，尚玉平，陆香花，肖云飞，梅劲，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：