[发明专利]一种新型的GaN基发光二极管器件及其制作方法

说明书

技术领域：

本发明涉及发光二极管领域，特别是一种新型的GaN基发光二极管器件及其制作方法。 

背景技术

当前，在全球气候变暖问题日趋严峻的背景下，节约能源、减少温室气体排放成为全球共同面对的重要问题。以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济，将成为经济发展的重要方向。在照明领域，以LED(发光二极管)为代表的半导体发光产品，具有节能、环保，以及光源寿命长、体积小等优点，正吸引着世人的目光。 

目前氮化镓基发光二极管的常规结构如图1所示：包括衬底4、第一种N型半导体层1，控制发光波长的多量子阱层2，第二种P型半导体层3。多量子阱结构为InGaN/GaN的多周期循环结构，其中最后一个垒层与与前面的垒层为同样的结构。 

对于GaN基LED来说，载流子的发光再复合主要集中在最后一个阱里。对于常规结构的LED来说，阱垒层的晶格失配和热失配造成较强的压应变作用，直接的后果导致电子载流子泄漏出量子阱、空穴注入量子阱困难、极化电场增强等问题，从而影响内量子效率和电流效率。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型GaN基发光二极管器件及其制备方法，既能够提高器件的发光效率，又不影响器件的其它光电特性。 

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：提供一种新型的GaN基发光二极管器件结构，其中包括依次层叠的衬底、第一种半导体载流子注入层、多 量子阱结构、多量子阱结构的最后一个量子垒(LQB)及第二种半导体载流子注入层，所述多量子阱结构的最后一个量子垒(LQB)为多层或多组分复合结构，所述最后生长的量子垒为一层或多层GaN类及其合金材料的外延结构。 

如上所述的结构，其特征在于：衬底可以是蓝宝石，碳化硅，或硅。 

如上所述的结构，其特征在于：其特征在于：所述最后一个量子垒层的GaN类合金材料为AlGaN、InGaN、AlInGaN中的一种和几种。 

如上所述的结构，其特征在于：所述最后一个量子垒层的层数为0-8层。 

如上所述的结构，其特征在于：所述最后一个量子垒层的层厚为3-600A。 

如上所述的结构，其特征在于：所述最后一个量子垒层所掺杂的元素为Mg、Si、Zn、Ge中的一种或几种。 

本发明发光二极管的制作方法的技术方案是，在制作好的N型氮化镓半导体层后，采用MOCVD方法，包括如下步骤： 

1)生长GaN层：将生长温度设定在700-900℃，反应器的压力为100-500Tor，通入10-60L的高纯氨气和10-90L的高纯氮气，通入流量为10-600sccm的TEG，生长时间为20-600s； 

2)生长InGaN层：将生长温度设定在700-900℃，反应器的压力为100-500Tor，通入10-60L的高纯氨气和10-90L的高纯氮气，通入流量为10-600sccm的TEG，还通入流量为10-600sccm的TMIn，生长时间为20-600s； 

3)重复以上步骤(1)和(2)形成一个量子阱周期，生长3-15个周期的量子阱； 

4)完成最后一个量子阱的生长后，将生长温度设定在700-900℃，反应器的压力为100-500Tor，通入10-60L的高纯氨气和10-90L的高纯氮气，通入流量为10-600sccm的TEG，通入流量为0-600sccm的TMIn，通入流量为0-1000sccm 的二茂镁，通入流量为0-300sccm的TMA，生长多层或多组分复合结构的最后一个量子垒外延层。生长完成整个多量子阱结构后继续发光二极管其他部分。 

本发明提供的一种新型的GaN基发光二极管器件及其制备方法优益之处在于：能够缓释多量子阱与P型层之间应力作用，改善空穴的有效注入，提高器件的内量子效率和电流效率。 

附图说明：

图1常规结构的GaN基发光二极管结构的剖面示意图。 

图2本发明的发光二极管的剖面示意图。 

图中：第一种N型半导体层1，控制发光波长的多量子阱层2，第二种P型半导体层3、包括衬底4、最后一个量子垒(LQB)5、常规GaN量子垒层10、常规InGaN量子阱层11 

具体实施方式

为了更具体地说明本发明，现给出若干实施例。但本发明所涉及的内容并不仅仅局限于这些实施例。