一种半导体发光元件制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体发光元件，包括由下至上依次层叠设置的衬底

【技术实现步骤摘要】
一种半导体发光元件


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种半导体发光元件
。

技术介绍

[0002]半导体元件特别是半导体发光元件具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过
10
万小时的长寿命
、
尺寸小
、
应用场景多
、
可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏
、
户外显屏
、Mini
‑
LED、Micro
‑
LED、
手机电视背光
、
背光照明
、
路灯
、
汽车大灯
、
车日行灯
、
车内氛围灯
、
手电筒等应用领域
。
传统氮化物半导体使用蓝宝石衬底生长，晶格失配和热失配大，导致较高的缺陷密度和极化效应，降低半导体发光元件的发光效率；同时，传统氮化物半导体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个数量级以上，过量的电子会从多量子阱溢出至第二导电型半导体产生非辐射复合，空穴离化效率低会导致第二导电型半导体的空穴难以有效注入多量子阱中，空穴注入多量子阱的效率低，导致多量子阱的发光效率低
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种半导体发光元件，以解决现有半导体发光元件发光效率低的技术问题
。/>[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种半导体发光元件，包括由下至上依次层叠设置的衬底
、n
型半导体层
、
量子阱和
p
型半导体层，还包括：电子阻挡层；
[0005]其中，所述电子阻挡层设置在所述量子阱和所述
p
型半导体层之间；所述电子阻挡层为
GaN、InGaN、InN、AlInN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3和
BN
中一种或多种组合；所述电子阻挡层的电子迁移率
≤
所述
p
型半导体层的电子迁移率
。
[0006]进一步地，
5≤
所述电子阻挡层的电子迁移率
≤
所述
p
型半导体层的电子迁移率
≤
所述量子阱的电子迁移率
≤4000。
[0007]进一步地，所述电子阻挡层的菲利浦电离度
≤
所述
p
型半导体层的菲利浦电离度
。
[0008]进一步地，
0.2≤
所述电子阻挡层的菲利浦电离度
≤
所述
p
型半导体层的菲利浦电离度
≤
所述量子阱的菲利浦电离度
≤0.8。
[0009]进一步地，所述
p
型半导体层的电子亲合能
≤
所述电子阻挡层的电子亲合能
。
[0010]进一步地，
0.1eV≤
所述
p
型半导体层的电子亲合能
≤
所述电子阻挡层的电子亲合能
≤
所述量子阱的电子亲合能
≤8eV。
[0011]进一步地，所述电子阻挡层的导带有效态密度
≤
所述
p
型半导体层的导带有效态密度
。
[0012]进一步地，5×
10
17
cm
‑3≤
所述量子阱的导带有效态密度
≤
所述电子阻挡层的导带
有效态密度
≤
所述
p
型半导体层的导带有效态密度
≤8
×
10
18
cm
‑3。
[0013]进一步地，所述量子阱具有阱层和垒层组成的周期结构；其中，所述量子阱的周期为1～
50
；所述量子阱的阱层为
InGaN、InN、GaN、AlGaN、AlInGaN
和
AlInN
中的一种或多种组合；所述量子阱的垒层为
InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlInN
和
AlN
中的一种或多种组合；所述量子阱的阱层的厚度为
0.5
～
10nm
；所述量子阱的垒层的厚度为1～
60nm。
[0014]进一步地，所述
n
型半导体层和所述
p
型半导体层均为
GaN、InGaN、InN、AlInN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3和
BN
中的一种或多种组合；所述
n
型半导体层的厚度为
0.5
～
8000nm
；所述
p
型半导体层的厚度为
0.5
～
900nm。
[0015]本专利技术通过在量子阱和
p
型半导体层设置电子阻挡层，并设计电子阻挡层的电子迁移率小于
p
型半导体层的电子迁移率，从而通过使电子阻挡层在大电流注入条件下和高温条件下阻挡电子泄漏溢流至
p
型半导体，提升量子阱的载流子限制效应，实现发光效率的提升；此外，本专利技术还通过控制电子阻挡层
、p
型半导体层的菲利浦电离度
、
电子亲合能和导带有效态密度，以及其与量子阱的菲利浦电离度
、
电子亲合能和导带有效态密度之间的关系，进一步提升量子阱的载流子限制效应，同时，降低空穴注入量子阱的价带带阶，提升空穴注入量子阱的效率，进而提升内量子效率和热态冷态效率比例，最终实现发光效率的提升
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的半导体发光元件的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术的半导体发光元件的
SIMS
二次离子质谱图；
[0018]其中，说明书附图的附图标记如下：
[0019]100
：衬底，
101
：
n
型半导体，
102
：量子阱，
103
：电子阻挡层，<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，包括由下至上依次层叠设置的衬底
、n
型半导体层
、
量子阱和
p
型半导体层，其特征在于，还包括：电子阻挡层；其中，所述电子阻挡层设置在所述量子阱和所述
p
型半导体层之间；所述电子阻挡层为
GaN、InGaN、InN、AlInN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3和
BN
中一种或多种组合；所述电子阻挡层的电子迁移率
≤
所述
p
型半导体层的电子迁移率
。2.
如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，
5≤
所述电子阻挡层的电子迁移率
≤
所述
p
型半导体层的电子迁移率
≤
所述量子阱的电子迁移率
≤4000。3.
如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述电子阻挡层的菲利浦电离度
≤
所述
p
型半导体层的菲利浦电离度
。4.
如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，
0.2≤
所述电子阻挡层的菲利浦电离度
≤
所述
p
型半导体层的菲利浦电离度
≤
所述量子阱的菲利浦电离度
≤0.8。5.
如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述
p
型半导体层的电子亲合能
≤
所述电子阻挡层的电子亲合能
。6.
如权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，
0.1eV≤
所述
p
型半导体层的电子亲合能
≤
所述电子阻挡层的电子亲合能
≤
所述量子阱的电子亲合能
≤8eV。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江勇，王星河，胡志勇，张会康，蔡鑫，刘紫涵，李水清，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：