[发明专利]带有高反射率金属反射层的红光发光二极管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，尤其涉及一种带有高反射率金属反射层的红光发光二极管及制备方法。

背景技术

红光发光二极管（英文lighting emitting diode，简称LED）是发光二极管中发射红光的一种二极管，其本身不但具有普通二极管的特性，而且是一种电光转换器件，是固态照明中的核心器件。由于其本身具有寿命长，可靠性高，节能性好，电光转换效率高等诸多优点，因此，得到广泛应用。

红光发光二极管的技术发展到现在，经历了从初期的LPE生长等电子掺杂（GaP）发光，分子束外延砷化铝镓(AlGaAs)/砷化镓（GaAs）多量子阱，以及现在大规模应用的磷化铝镓铟（InAlGaP）四元系红光发光二极管等几个阶段。其亮度随着生长工艺，芯片制备技术以及光萃取技术的不断发展而大幅度提高。

目前，现有的磷化铝镓铟（InAlGaP）四元系红光发光二极管主要包括：砷化镓（GaAs）衬底，砷化镓（GaAs）衬底层上设有分布布拉格反射器。在实际使用中，通常采用交替生长于砷化镓（GaAs）衬底上的多周期的砷化铝、砷化铝镓（AlAs、AlGaAs）分布布拉格反射器来阻挡砷化镓（GaAs）衬底层对光的吸收，以增加磷化镓（GaP）窗口层厚度，并通过在磷化镓（GaP）窗口层做粗化工艺来提高出光效率。

但是，随着砷化铝、砷化铝镓及分布布拉格反射器数目的增加，加在其上的电压也会增加，因此，不利于红光发光二极管工作电压的降低；为了使加于分布布拉格反射器上的电压降低，通常的做法是：在构成分布布拉格反射器的砷化铝和砷化铝镓材料中采取重掺杂的方法，但是，大量杂质的出现会加强光子的吸收，不利于发光强度的提高；并且，分布布拉格反射器的数目在超过一定周期数目之后，其对光的反射能力也会逐渐达到饱和状态。另外，砷化铝材料对于空气介质中的氧特别敏感，在使用过程中会有一定量的砷化铝被氧化成三氧化二铝，这是一种绝缘物质，导电能力非常差，不仅会额外增加发光二极管的工作电压，而且，还会伴随着三氧化二砷的生成，对环境产生一定的危害。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种带有高反射率金属反射层的红光发光二极管及制备方法，其采用在磷化镓（GaP）窗口层表面制备高反射率金属反射层的方法来替代传统工艺中的分布布拉格反射器（DBR），在增加反射率的同时，避免了由分布布拉格反射器（DBR）带来的发光二极管工作电压升高的弊端，不仅可以将砷化镓（GaAs）衬底彻底剥离掉，而且，使经过重新处理后的砷化镓（GaAs）衬底可以再次得到利用；同时，降低了重金属材料砷的使用量，减少了重金属材料砷对环境的污染。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种带有高反射率金属反射层的红光发光二极管，设有砷化镓（GaAs）衬底，其特征在于：砷化镓（GaAs）衬底上由下至上依次设有砷化铝（AlAs）剥离层，n型限制层，构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区, p型限制层，p型窗口层以及临时p型盖帽层，其中，该临时p型盖帽层将被腐蚀掉，并在p型窗口层的上面蒸镀高反射率金属反射层，然后，再在高反射率金属反射层之上蒸镀p型电极，并形成一芯片整体；经切割后的芯片整体成为红光发光二极管（LED）所需的芯片结构。

所述n型接触层由高掺杂的砷化镓（GaAs）材料组成；n型限制层为：磷化铝铟（InAlP）或磷化铝镓铟（InAlGaP）材料；多量子阱有源区为：不同组分的磷化铝镓铟、磷化铝镓铟[In_0.5（Al_xGa_1-x）_0.5P/ In_0.5（Al_yGa_1-y）_0.5P] 材料；p型限制层为磷化铝铟（InAlP）材料；p型窗口层为p型磷化镓（GaP）材料；临时p型盖帽层为：p型砷化镓（GaAs）材料。

一种带有高反射率金属反射层的红光发光二极管的制备方法，其特征在于：采用以下制备步骤：

第一步：设置砷化镓（GaAs）衬底；

第二步：在砷化镓（GaAs）衬底上外延生长砷化铝（AlAs）剥离层；

第三步：在砷化铝（AlAs）剥离层上外延生长n型接触层；

第四步：在n型接触层上生长n型限制层；

第五步：在n型限制层之上生长构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区；

第六步：在多量子阱有源区上生长p型限制层；

第七步：在p型限制层上生长.p型窗口层；