【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件。
技术介绍
1、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。
2、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；氮化物半导体结构具有非中心对称性，沿c轴方向会产生较强的自发极化，叠加晶格失配的压电极化效应，形成本征极化场；该本征极化场沿(001)方向，使多量子阱层产生较强的量子限制stark效应，引起能带倾斜和电子空穴波函数空间分离，降低电子空穴的辐射复合效率；半导体发光元件的折射率、介电常数等参数大于空气，导致量子阱发出的光出射时的全反射角偏小，光提取效率偏低。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本专利技术提供了一种具有载流子
2、本专利技术实施例提供了一种具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，包括从下至上依次设置的衬底、n型半导体，量子阱和p型半导体，所述p型半导体与量子阱之间设置有载流子泄漏抑制层，所述载流子泄漏抑制层包括第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层，且所述第一载流子泄漏抑制层位于所述第二载流子泄漏抑制层下方，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层均具有电子有效质量分布特性和介电常数分布特性；
3、所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度为α，所述第一载流子泄漏抑制层的介电常数的谷值位置往量子阱方向的上升角度为γ，其中：15°≤γ≤α≤90°；
4、所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度为δ，所述第一载流子泄漏抑制层的介电常数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度为其中：
5、所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度为μ，所述第二载流子泄漏抑制层的介电常数的谷值位置往量子阱方向的上升角度为ρ，其中：10°≤ρ≤μ≤90°；
6、所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度为ε，所述第二载流子泄漏抑制层的介电常数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度为κ，其中：3°≤κ≤ε≤90°。
7、优选地，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层还均具有晶格常数分布特性和自发极化系数分布特性；
8、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数的谷值位置往量子阱方向的上升角度为β，所述第一载流子泄漏抑制层的自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度为θ，其中：15°≤β≤θ≤90°；
9、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度为σ，所述第一载流子泄漏抑制层的自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度为ψ，其中：20°≤σ≤ψ≤90°；
10、所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数的谷值位置往量子阱方向的上升角度为υ，所述第二载流子泄漏抑制层的自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度为ω，其中：10°≤υ≤ω≤90°；
11、所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度为η，所述第二载流子泄漏抑制层的自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度为ζ，其中：3°≤η≤ζ≤90°。
12、优选地，所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度、所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度、所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度、所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度、所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度以及所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度具有如下关系：
13、
14、优选地，所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量具有函数y1＝a+lnx1-bex1曲线分布，所述第一载流子泄漏抑制层的介电常数具有函数y2＝c+de-x1+x1-1曲线分布，x1为第一载流子泄漏抑制层往第二载流子泄漏抑制层方向的深度。
15、优选地，所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数具有函数y3＝e+fe-x1+x1-1曲线分布，所述第一载流子泄漏抑制层的自发极化系数具有函数y4＝gx1+1/2x1第一象限曲线分布，其中，g≤a≤e≤c。
16、优选地，所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量具有函数y5＝h+lnx2-x2+1曲线分布；所述第二载流子泄漏抑制层的介电常数具有函数y6＝j+kx2ex2曲线分布，x2为第二载流子泄漏抑制层往p型半导体方向的深度。
17、优选地，所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数具有函数y7＝l+mx2ex2曲线分布；所述第二载流子泄漏抑制层的自发极化系数具有函数y8＝n+px22ex2第一象限曲线分布，其中，n≤h≤l≤j。
18、优选地，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层为ingan、inn、alinn、gan、algan、alingan、aln、gan/algan超晶格、ingan/algan超晶格、ingan/alingan超晶格、gan/alingan超晶格、algan/algan超晶格、algan/alingan超晶格、gan/algan/aln复合结构、algan/aln复合结构的任意一种或任意组合。
19、优选地，所述量子阱为阱层和垒层组成的周期性结构，所述量子阱的阱层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、i本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，包括从下至上依次设置的衬底、n型半导体，量子阱和p型半导体，其特征在于，所述p型半导体与量子阱之间设置有载流子泄漏抑制层，所述载流子泄漏抑制层包括第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层，且所述第一载流子泄漏抑制层位于所述第二载流子泄漏抑制层下方，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层均具有电子有效质量分布特性和介电常数分布特性；
2.根据权利要求1所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层还均具有晶格常数分布特性和自发极化系数分布特性；
3.根据权利要求2所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度、所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度、
4.根据权利要求3所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量具有函数y1＝A+lnx1-Bex1曲线分布，所述第一载流子泄漏抑制层的介电常数具有函数y2＝C+De-x1+x1-1曲线分布，x1为第一载流子泄漏抑制层往第二载流子泄漏抑制层方向的深度。
5.根据权利要求4所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数具有函数y3＝E+Fe-x1+x1-1曲线分布，所述第一载流子泄漏抑制层的自发极化系数具有函数y4＝Gx1+1/2x1第一象限曲线分布，其中，G≤A≤E≤C。
6.根据权利要求3所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量具有函数y5＝H+lnx2-x2+1曲线分布；所述第二载流子泄漏抑制层的介电常数具有函数y6＝J+Kx2ex2曲线分布，x2为第二载流子泄漏抑制层往p型半导体方向的深度。
7.根据权利要求6所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数具有函数y7＝L+Mx2ex2曲线分布；所述第二载流子泄漏抑制层的自发极化系数具有函数y8＝N+Px22ex2第一象限曲线分布，其中，N≤H≤L≤J。
8.根据权利要求1所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层为InGaN、InN、AlInN、GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaN/AlGaN超晶格、InGaN/AlGaN超晶格、InGaN/AlInGaN超晶格、GaN/AlInGaN超晶格、AlGaN/AlGaN超晶格、AlGaN/AlInGaN超晶格、GaN/AlGaN/AlN复合结构、AlGaN/AlN复合结构的任意一种或任意组合。
9.根据权利要求1所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述量子阱为阱层和垒层组成的周期性结构，所述量子阱的阱层为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN、金刚石的任意一种或任意组合，阱层厚度为5埃米至200埃米；所述量子阱的垒层为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN、金刚石的任意一种或任意组合，垒层厚度为...
【技术特征摘要】
1.一种具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，包括从下至上依次设置的衬底、n型半导体，量子阱和p型半导体，其特征在于，所述p型半导体与量子阱之间设置有载流子泄漏抑制层，所述载流子泄漏抑制层包括第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层，且所述第一载流子泄漏抑制层位于所述第二载流子泄漏抑制层下方，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层均具有电子有效质量分布特性和介电常数分布特性；
2.根据权利要求1所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层和第二载流子泄漏抑制层还均具有晶格常数分布特性和自发极化系数分布特性；
3.根据权利要求2所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度、所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度、所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度、所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度、所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往量子阱方向的上升角度、所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量的峰值位置往p型半导体方向的下降角度以及所述第二载流子泄漏抑制层的晶格常数、介电常数、自发极化系数的谷值位置往p型半导体方向的上升角度具有如下关系：
4.根据权利要求3所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层的电子有效质量具有函数y1＝a+lnx1-bex1曲线分布，所述第一载流子泄漏抑制层的介电常数具有函数y2＝c+de-x1+x1-1曲线分布，x1为第一载流子泄漏抑制层往第二载流子泄漏抑制层方向的深度。
5.根据权利要求4所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第一载流子泄漏抑制层的晶格常数具有函数y3＝e+fe-x1+x1-1曲线分布，所述第一载流子泄漏抑制层的自发极化系数具有函数y4＝gx1+1/2x1第一象限曲线分布，其中，g≤a≤e≤c。
6.根据权利要求3所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征在于，所述第二载流子泄漏抑制层的电子有效质量具有函数y5＝h+lnx2-x2+1曲线分布；所述第二载流子泄漏抑制层的介电常数具有函数y6＝j+kx2ex2曲线分布，x2为第二载流子泄漏抑制层往p型半导体方向的深度。
7.根据权利要求6所述的具有载流子泄漏抑制层的半导体发光元件，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，寻飞林，李晓琴，曹军，黄军，张会康，蔡鑫，蓝家彬，张江勇，邓和清，李水清，
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：
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