一种发光二极管外延结构制造技术

本发明专利技术涉及一种发光二极管外延结构，包括依次设有的衬底层、过渡层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、多量子阱层、嵌入多量子阱层中的分隔层或延伸至多量子阱层中的n型氮化镓层、以及p型氮化镓层，其中，所述多量子阱层包括交替排列的量子垒与量子阱，所述多量子阱层中部分或全部的量子垒和量子阱与嵌入的分隔层或延伸至其中的n型氮化镓层接触。采用本发明专利技术提出的发光二极管外延结构，能够有效地降低量子阱由于晶格失配和热失配所导致的应力，提高外延层的晶体质量，并可形成量子点，以提高发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子
，具体涉及一种发光二极管外延结构。
技术介绍
发光二极管的常规外延结构如图1所示，包括依次设有的衬底层1、过渡层2、u型氮化镓层3、η型氮化镓层4、多量子阱层5 (包括量子垒51和量子阱52)和ρ型氮化镓层6，此种结构在生长过程中由于衬底层I和外延层的晶格失配和热失配导致二极管内部存在大量的非辐射缺陷，位错密度达IO9CnT2 10nCm_2，而由此产生的自发极化和压电效应导致强大的内建电场，降低了发光效率，且随着注入电流的增加以及器件使用温度的升高，波长也会发生漂移，发光效率将下降。由此可知，外延结构的生长是发光二极管芯片的关键技术，而量子阱层又是外延层的最重要部分，其决定整个外延层的发光波长与发光效率，因此，降低量子阱层的缺陷密度是提高发光二极管亮度的主要措施之一；同时，因量子点能有效将电子和空穴复合，并发出相应波长的光，因此，在量子阱层形成量子点，也有助于提升发光二极管芯片的发光效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种发光二极管外延结构，以提高发光二极管的发光效率及亮度。本专利技术为了解决上述技术问题，`公开了一种发光二极管外延结构，包括依次设有的衬底层、过渡层、u型氮化镓层、η型氮化镓层、多量子阱层和ρ型氮化镓层，所述多量子阱层由量子鱼与量子讲交替排列。进一步，在所述多量子阱层中嵌入分隔层，所述多量子阱层中部分或全部的量子鱼和量子讲与分隔层接触。进一步，所述η型氮化镓层延伸至多量子阱层中，所述多量子阱层中部分或全部的量子垒和量子阱与延伸至其中的η型氮化镓层接触。进一步，所述多量子阱层包括i层交替接触的量子阱与量子垒，其中I < i < 100。进一步，所述量子讲的组成为AlyInxGa1TyN (O < x ^ I,O ^ y < I, O ^ x+y<I)，所述量子垒的组成为 AlaInbGa1IbN (O ^ a < I, O ^ b < I, O 彡 a+b<l)。进一步,所述过渡层的组成为AlyiInuGany^O彡xl彡I, O彡yl彡I, O彡xl+yl<O ;所述分隔层的组成为 AlJribGah—bN (O ^ a < I,O ^ b < I, O ^ a+b < I);所述11型氮化镓层为未掺杂Aly2Inx2Gany2N (O彡x2 < 1,0 ^ y2 < 1,0 ( x2+y2 < I)的半导体层；所述 η 型氮化镓层为 η 型掺杂 Aly3Inx3Gany3N(C) ^x3<l,0^y3<l,0^ x3+y3<I)的半导体层，掺杂元素为Si，掺杂浓度为I X IO1Vcm3 5 X IO2Vcm3 ;所述ρ型氮化镓层为P型掺杂Aly4Inx4Gamy4N (O彡χ4彡1，0彡y4彡1，0彡x4+y4 < I)的半导体层，掺杂元素为Be、Mg，掺杂浓度为5 X IO1Vcm3 9 X IO2Vcm3。采用上述技术方案的有益效果是:本专利技术提出的发光二极管外延结构，能够有效地降低量子阱由于晶格失配和热失配所导致的应力，提高外延层的晶体质量，可形成量子点，以提高发光二极管的发光效率及亮度。附图说明图1为发光二极管的常规外延结构 图2为本专利技术所述实施例1结构示意 图3为本专利技术所述实施例2结构示意 图4为本专利技术所述实施例3结构示意 图5a为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层被刻蚀为三角形的结构示意 图5b为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层被刻蚀为抛物线形的结构示意 图5c为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层被刻蚀为梯形的结构示意 图5d为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层被刻蚀为方形的结构示意 图6a为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层的表面孔图形分布图1 ; 图6b为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层的表面孔图形分布图2 ； 图6c为本专利技术所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本专利技术所述实施例3中延伸至多量子阱层的η型氮化镓层的表面孔图形分布图3。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。图1为发光二极管的常规外延结构图，如图1所示，二极管的常规外延结构包括依次设有的衬底层1、过渡层2、u型氮化镓层3、η型氮化镓层4、多量子阱层5 (包括交替接触的量子垒51和量子阱52)和P型氮化镓层6，此种结构在生长过程中由于衬底层I和外延层的晶格失配和热失配导致二极管内部存在大量的非辐射缺陷，位错密度达IO9CnT2 10ncnT2。图2为本专利技术所述实施例1结构示意图，如图2所示，本专利技术实施例的二极管外延结构包括依次设有的衬底层1、过渡层2、u型氮化镓层3、n型氮化镓层4、多量子阱层5(包括交替接触的量子垒51和量子阱52)、嵌入多量子阱层5中的分隔层7、以及P型氮化镓层6，所述多量子阱层中部分或全部的量子垒51和量子阱52与嵌入的分隔层7接触。本实施例I的一个具体实施过程为: 先在 MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposition 金属有机化合物化学气相沉淀)反应炉中将衬底在1200°C的环境下进行烘烤，处理衬底表面异物，然后在550°C的环境下沉积25nm过渡层，再将温度升高到1100°C，依次进行2.5 μ m u型氮化镓层、2.5ym η型氮化镓层、0.5 μ m分隔层的制备，将温度降低到室温后，再利用光刻或纳米压印技术将分隔层刻蚀成如图5所示的微米或纳米结构图，其表面结构可呈如图6所示的有规律分布或者无规律分布的表面孔图形，所述表面孔图形可呈圆形、三角形或其他形状等。将样品清洗后再放入MOCVD进行二次生长，使之在750°C的环境下生长量子垒与量子阱，使得分隔层镶嵌到第j个量子阱层中(其中:1 < j < i ;i为多量子阱层中量子阱或量子垒的层数，100)，然后再将温度升至900°C，沉积250nm的Mg掺杂ρ型氮化镓层，温度冷却到室温后，完成生长过程。本实施例中所述多量子阱层5包括i层交替接触的量子垒51和量子阱52，其中100 ;所述多量子讲层5的结构为量子讲52/量子鱼51/....../量子讲52/量子鱼51，或量子鱼51/量子讲52....../量子鱼51/量子讲52,或量子鱼51/量子讲52/量子鱼51/……/量子阱52/量子垒51 ;其中，所述量子阱52的组成为AlyInxGa^N (O < x≤1，O ≤ y < I, O ≤ x+y < I),所述量子垒 51 的组成为 AlJribGanbN (O ≤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延结构，包括依次设有的衬底层、过渡层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层，其特征在于，所述多量子阱层包括交替排列的量子垒与量子阱。

【技术特征摘要】
2011.10.25 CN 201110327532.21.一种发光二极管外延结构，包括依次设有的衬底层、过渡层、U型氮化镓层、η型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，其特征在于，所述多量子阱层包括交替排列的量子垒与量子讲。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于，在所述多量子阱层中嵌入分隔层，所述多量子阱层中部分或全部的量子垒和量子阱与分隔层接触。3.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述η型氮化镓层延伸至多量子阱层中，所述多量子阱层中部分或全部的量子垒和量子阱与延伸至其中的η型氮化镓层接触。4.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述多量子阱层包括i层交替接触的量子阱与量子垒，其中100。5.根据权利要求4所述 的发光二极管外延结构，其特征在于，所述量子阱的组成为AlyInxGa1-yN (O < x≤ I,O ≤ y ≤I, O ≤ x+y < 1),所述量子鱼的组成为 AlaInbGa1^bN(O ≤彡 a < 1，0 ≤ b <...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿建，艾常涛，靳彩霞，董志江，
申请(专利权)人：武汉迪源光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：