专利名称：一种提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体，尤其是ー种发光二极管中提高载流子复合效率的量子阱中的垒的结构。
背景技术：
近年来，虽然已经实现了以GaN为基础的LED器件的市场化，但是关于GaN的发光器件的研究却从未中断，反而呈不断增强的趋势。这主要是因为关于GaN LED的发光效率尚低于其理论值，造成GaN发光器件发光效率低下的主要原因被认为是内量子效率低下，然而引起内量子效率低的ー个重要原因是极化电场的存在，使得量子阱发光区的能带弯曲，造成电子和空穴的波函数交叠减少，从而降低了载流子复合的几率。量子阱区的极化电场通常被认为是由于较低温度生长垒的时间，较差的结晶质量造成的应力。由于电子较空穴有较高的载流子迁移率，电子的有效质量也比空穴的要小，因此常常需要在生长了多量子阱区后加入电子阻挡层，大量实验证明电子阻挡层能有效的減少电子越过量子阱区到达P区和空穴直接复合，減少了电子溢流，提高载流子在量子阱区的复合。大量的文献也证明，在以InGaN为量子阱的LED器件中，接近P区的最后那个量子阱对于辐射复合贡献最大，这是由空穴浓度在量子阱区的分布決定的。因此，最后ー对量子阱结构的垒的电子阻挡能力对于以InGaN为量子阱结构的LED器件的载流子复合效率有着至关重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，特别是ー种靠近P区的最后ー个量子阱中的垒(last barrier)的结构。该结构同时包含U-InGaN层和U-AlInGaN双层结构，U-InGaN层能有效减少量子阱区的缺陷密度，减小量子阱区由于晶格质量造成的应カ；同时采用U-AlInGaN可以增大垒的能带间隙，减少电子的溢流，提高电子和空穴在发光量子阱区，特别是最后ー个量子阱内的复合效率，提高发光亮度。本发明的技术方案为一种提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，该发光二极管外延片的结构从下向上依次为衬底层、氮化镓低温缓冲层、未掺杂的氮化镓层、η型氮化镓层、多量子阱结构(MQW)、P型铝镓氮电子阻挡层、P型氮化镓层、P型氮化镓接触层，靠近P区的最后ー个量子阱结构中的垒的特殊结构，该垒包含u-InaGal-aN (O < a< I)层和 U-AlxInyGal-x-yN (O < x < I, O ^ y < I, O < x+y < I)层。多量子讲结构包括I个以上周期的U-AlxInyGal-x-yN鱼和u_InbGal_bN讲组成(ー个量子阱到下ー个最近的垒一起称为ー个量子阱结构)。整个多量子阱结构可以分为两个部分，即靠近P区的最后ー个量子阱结构和该量子阱结构之前的多量子阱结构。最后一个量子讲结构包括u-InaGal-aN/u-AlxInyGal-x-yN 鱼和 InbGal-bN 讲,其中鱼包含 U-InaGa I-aN 层和 u-AlxInyGal-x-yN 层，并且有 O <a< 1,0<χ< I,O^y<I, O < x+y < I, O < b < I 并且 O < a < b。u-InaGal-aN 靠近讲 InbGal-bN 层。该鱼结构可以是ー个周期的U-InaGal-aNAi-AlxInyGal-x-yN结构，也可以是大于ー个周期的超晶格结构，总共的厚度不超过100 nm最后ー个量子阱结构之前的多量子阱结构包括AlcIndGal-c-dN垒和IneGal-eN(0 < e < I)阱，其中垒 AlcIndGal-c-dN 满足 O 彡 c<l，0 彡 d<l，0 彡 c+d
<I。最后ー个量子阱结构之前的多量子阱结构中的AlcIndGal-c-dN垒和IneGal_eN(0
<e < I)讲交替出现并且循环周期大于I,其中讲的厚度在Inm至5nm之间；鱼的厚度在10至25nm之间，阱的厚度可以ー样的，也可以是逐渐变厚或者逐渐变薄或者是厚薄交替的。最后ー个量子阱结构中阱的厚度不低于多量子阱结构中的阱的厚度。本发明的优点在于采用了复合的量子阱结构中的垒的结构，特别是靠近P区的最后一个量子讲中的鱼(last barrier)的结构。该结构中AlxInyGal-x_yN(0 < x < I,O < y < 1，0 < x+y < I)层可以有效提高垒的能带间隙，防止电子的溢流，使电子在空穴浓度最高的最后ー个量子阱内复合，提高发光強度；同时InaGal-aN垒的插入能有效的減少因晶格失配造成的量子阱区的缺陷密度，减小量子阱区由于晶格缺陷造成的应力。
图I为常见的LED结构示意 图2为本发明提高载流子复合效率的量子阱中包含多量子阱结构和最后ー个量子阱结构的LED结构示意 图3为本发明提高载流子复合效率的量子阱中最后ー个量子阱结构的放大图。
具体实施例方式以下结合附图和具体的实施例对本发明一种提高载流子复合效率的量子阱中的垒的结构做进一步的说明。如图2所示给出了本发明的具体实施例
实施例I
首先在蓝宝石衬底上形成低温缓冲层(buffer layer),接着生长不掺杂的GaN(U-GaN)层,然后在U-GaN上形成si掺杂浓度在5X IO18Cm-3的η型GaN层,接着生长由十个Ina 15Ga0.85N量子阱和十个GaN垒形成的多量子阱结构，其中阱的厚度为3nm，垒的厚度为13nm。多量子阱长完后接着生长ー个厚度为3 nm的Ina 15Gaa85N量子讲，然后生长8 nm的 Inatl3Gaa97N,接着生长 6 nm 的 Alatl3Inatl3Gaa94N 层共同组成 last barrier。然后生长P-Al0.15Ga0.85N和Mg掺杂浓度为5 X IO19CnT3的p型GaN层，生长完p型氮化镓接触层后，将反应腔的温度降至650°C至850°C之间，纯氮气氛围中退火处理5至15分钟，然后降至室温，结束外延生长。对生长的外延片进行清洗、沉积、光刻和刻蚀等半导体加工エ艺制成单颗尺寸大小为IOX 16 mil的LED芯片。经LED芯片测试，测试电流20mA，单颗小芯片光输出功率为23 mW，而采用入图I所示的普通多量子阱结构，最后ー个量子阱仍然为GaN的外延结构，相同芯片制程的单颗小芯片亮度只有18mW。实施例2首先在蓝宝石衬底上形成低温缓冲层(buffer layer),接着生长不掺杂的GaN(U-GaN)层，然后在U-GaN上形成Si掺杂浓度在5X IO18CnT3的η型GaN层，接着生长由十个In0.15Ga0.85N量子阱和十个GaN垒交替形成的多量子阱结构，其中阱的厚度为3nm，垒的厚度为13nm。多量子讲长完后接着生长一个厚度为3. 3 nm的Inai5Gaa85N量子讲,然后生长两 个周期的鱼结构，该鱼由4 nm的In。. (^Gaa97NjP 3 nm的Alaci3Inatl3Gaa94N层交替生长两个周期共同组成。然后生长P-Alai5Gaa85N和Mg掺杂浓度为5X IO19CnT3的p型GaN层，生长完P型氮化镓接触层后，将反应腔的温度降至650°C至850°C之间，纯氮气氛围中退火处理5至15分钟，然后降至室温，结束外延生长。对生长的外延片进行清洗、沉积、光刻和刻蚀等半导体加工エ艺制成单颗尺寸大小为IOX 16 mil的LED芯片。经LED芯片测试，测试电流20mA，单颗小芯片光输出功率为25 mW。尽管已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员应该可以认识到，在不背离本发明构思所限定的原则和精神的前提下，可以对上述复合量子阱结构中的垒和阱的周期数做更改，厚度以及位置的调整等，都不会影响本发明的中所阐述的效果。
权利要求
1.一种提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，该发光二极管外延片的结构从下向上依次为衬底层、氮化镓低温缓冲层、未掺杂的氮化镓层、η型氮化镓层、多量子阱结构、P型铝镓氮电子阻挡层、P型氮化镓层、P型氮化镓接触层，其特征在于靠近P区的最后ー个量子阱结构中的垒的特殊结构，该垒包含u-InaGal-aN，0 < a < I层和u-AlxInyGal-x-yN, O < x < 1>, O ^ y < 1、0< x+y < I 层。
2.根 据权利要求I所述提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，其特征在于多量子阱结构包括I个以上周期的u-AlxInyGal-x-yN垒和u-InbGal_bN阱，整个多量子阱结构可以分为两个部分，即靠近P区的最后ー个量子阱结构和该量子阱结构之前的多量子讲结构。
3.根据权利要求I或2所述提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，其特征在于最后一个量子讲结构包括u-InaGal-aN/u-AlxInyGal-x-yN鱼和InbGal-bN讲，其中鱼包含 U-InaGa I-aN 层和 u-AlxInyGal-x-yN 层，并且有 O <a< 1,0<χ< l,0^y< I,O < x+y < I, O < b < I 并且 O < a < b ;u-InaGal_aN 靠近讲 InbGal-bN 层,该鱼结构是ー个周期的u-InaGal-aNAi-AlxInyGal-x-yN结构或是大于ー个周期的超晶格结构，总共的厚度不超过100 nm。
4.根据权利要求I或2所述提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，其特征在于最后ー个量子阱结构之前的多量子阱结构包括AlcIndGal-c-dN垒和IneGal_eN，0 < e<I阱，其中垒AlcIndGal-c-dN满足O彡c < 1，O彡d < 1，O彡c+d < I ;最后ー个量子阱结构之前的多量子阱结构中的AlcIndGal-c-dN垒和IneGal_eN，0 < e < I阱交替出现并且循环周期大于1，其中讲的厚度在Inm至5nm之间；鱼的厚度在10至25nm之间，讲的厚度可以ー样的，也可以是逐渐变厚或者逐渐变薄或者是厚薄交替的。
5.根据权利要求I或2所述提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，其特征在于最后ー个量子阱结构中阱的厚度不低于多量子阱结构中的阱的厚度。
全文摘要
本发明公开一种提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构，该结构是一种靠近p区的最后一个量子阱中的垒的结构。该结构同时包含u-InGaN层和u-AlInGaN双层结构，u-InGaN层能有效减少量子阱区的缺陷密度，减小量子阱区由于晶格质量造成的应力；同时采用u-AlInGaN可以增大垒的能带间隙，减少电子的溢流，提高电子和空穴在发光量子阱区，最后一个量子阱内的复合效率，提高发光亮度。
文档编号H01L33/32GK102623597SQ20121012239
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者王明军, 胡加辉, 魏世祯 申请人:华灿光电股份有限公司