[发明专利]一种发光二极管外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种发光二极管外延结构。

背景技术

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、n型氮化镓层4、多量子阱层5（包括量子垒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1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10⁹cm^-2 ～ 10¹¹cm^-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。

发明内容

本发明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。

本发明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、n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层，所述多量子阱层由量子垒与量子阱交替排列。

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垒和量子阱与分隔层接触。

进一步，所述n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n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1≤i≤100。

进一步，所述量子阱的组成为Al_yIn_xGa_1-x-yN（0＜x≤1，0≤y＜1, 0≤x+y＜1）,所述量子垒的组成为Al_aIn_bGa_1-a-bN（0≤a＜1，0≤b＜1, 0≤a+b＜1）。

进一步，所述过渡层的组成为Al_y1In_x1Ga_1-x1-y1N（0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤x1+y1＜1）；所述分隔层的组成为Al_aIn_bGa_1-a-bN（0≤a＜1，0≤b＜1, 0≤a+b＜1）；所述u型氮化镓层为未掺杂Al_y2In_x2Ga_1-x2-y2N（0≤x2＜1，0≤y2＜1，0≤x2+y2＜1）的半导体层；所述n型氮化镓层为n型掺杂Al_y3In_x3Ga_1-x3-y3N（0≤x3＜1，0≤y3＜1，0≤x3+y3＜1）的半导体层，掺杂元素为Si，掺杂浓度为1×10¹⁷/cm³～5×10²²/cm³；所述p型氮化镓层为p型掺杂Al_y4In_x4Ga_1-x4-y4N（0≤x4≤1，0≤y4≤1，0≤x4+y4＜1）的半导体层，掺杂元素为Be、Mg，掺杂浓度为5×10¹⁷/cm³～9×10²³/cm³。

采用上述技术方案的有益效果是：本发明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；

图2为本发明所述实施例1结构示意图；

图3为本发明所述实施例2结构示意图；

图4为本发明所述实施例3结构示意图；

图5a为本发明所述实施例1和实施例2嵌入多量子阱层中的分隔层或为本发明所述实施例3中延伸至多量子阱层的n型氮化镓层被刻蚀为三角形的结构示意图；