[发明专利]提高Ⅲ族氮化物发光效率的LED量子阱结构及其生长方法

权利要求书

1.一种LED量子阱结构，其特征是包括蓝宝石衬底层(6)，缓冲层(5)，过渡层(4)，N型导电层(3)，量子阱结构层(2)，P型导电层(1)以及电极层(7)；衬底层(6)上依次为GaN构成的缓冲层(5)，GaN构成的过渡层(4)，N型GaN构成的N型导电层(3)，InGaN/AlGaInN交替构成的量子阱结构层(2)，P型GaN构成的P型导电层(1)以及电极层(7)；其中所述缓冲层(5)为510-100μm厚度的低温GaN缓冲层材料；GaN构成的过渡层(4)是900-1150℃生长0.5-2000μm厚度GaN，N型GaN导电层(3)是层厚为0.5-2μm的N型GaN层；量子阱结构层(2)是5-10个周期且层厚分别为5-20nm/15-40nm的InGaN/AlGaInN量子阱结构层，其中In_xGa_1-xN势阱层内材料组分x为0.1-0.4，Al_xGa_yIn_1-x+yN势垒层内材料组分为0.1＜x＜0.4，0.1＜y＜0.4；P型导电层是厚度为100-500μm掺杂浓度达1-3×10¹⁷cm^-1的P型导电GaN层。

2.提高III族氮化物LED发光效率的量子阱结构的制备方法：其特征是先在MOCVD系统中对生长的蓝宝石衬底在900-1150℃温度下，通入N₂或H₂，进行材料热处理；然后在500-750℃温度范围通入载气N₂，氨气以及金属有机源TMGa，通过控制载气，源气体流量以及生长温度参数，在衬底上形成低温GaN缓冲层；再在该缓冲层上在900-1150℃温度下通入载气N₂或H₂，氨气以及金属有机源TMGa，通过控制载气，源气体流量以及生长温度参数生长GaN过渡层；然后在上述同样条件下生长材料上生长N型GaN导电层，该层掺杂浓度达1-10×10¹⁸cm^-1以上；接着通入金属有机源TMGa、TMIn和TMAl，分别以600-800℃和700-900℃生长厚分别为5-20nm和15-40nm的5-10个周期的新型InGaN/AlGaInN量子阱结构层，其中In_xGa_1-xN层内材料组分x为0.1-0.4，Al_xGa_yIn_1-x+yN层内材料组分为0.1＜x＜0.4，0.1＜y＜0.4；最后生长一层掺杂浓度达1-3×10¹⁷cm^-1的P型导电GaN层的LED器件结构；并对该结构在600-800℃温度和0.1-1小时退火时间进行退火激活。