[发明专利]一种提高GaN基LED抗静电能力的外延结构及其生长方法

说明书

 

技术领域

本发明属于Ⅲ-Ⅵ族氮化物材料制备技术领域，特别涉及一种能够提高GaN基LED抗静电能力的外延结构及其生长方法。

 

背景技术

发光二极管（LED，Light Emitting Diode）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以将电能直接转换为光能。当半导体PN结的两端加上正向电压后，注入PN结中的少数载流子和多数载流子发生复合，复合的能量以光的形式发射；并且随着能量的高低，可以形成各种颜色的光。

以GaN为代表的Ⅲ-Ⅵ族材料属于宽禁带半导体材料，在20世纪90年代之后得到迅猛发展。优异的耐腐蚀能力、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率、高抗辐射能力，使得以GaN为代表的Ⅲ-Ⅵ族材料成为新兴半导体产业的基础器件和核心材料，被誉为IT产业的发动机。GaN基材料是现代发光二极管的基石，已经实现工业化生产、在背光源、照明、景观灯等方面都有应用；，具有高效、环保、节能、寿命长等显著特点，是一种新型固态冷光源。

目前在LED的外延制备过程中，工业生产均采用异质外延的生长方式。但异质外延会对LED带来不利影响，以蓝宝石衬底为例：蓝宝石和GaN材料之间存在很大的晶格失配和热失配，给GaN外延层引入大量位错和缺陷，缺陷密度高达120-1020cm^-2，造成载流子泄漏和非辐射复合中心的增多，对LED芯片的抗静电能力极为不利。鉴于此，有必要提供一种新型的LED外延结构以克服上述缺点。

 

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种提高GaN基LED抗静电能力的外延结构，通过在N层插入AL_xGa_1-xN(0.05<x<0.25)层，限制外延层中位错和缺陷密度，改善载流子的分布，可以有效的提高LED芯片的抗静电能力10%以上。

本发明还提供一种上述提高GaN基LED抗静电能力的外延结构的生长方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

    一种提高GaN基LED抗静电能力的外延结构，该外延结构从下向上的顺序依次为：衬底、低温GaN缓冲层、GaN非掺杂层、第一个N型GaN层、多量子阱结构MQW、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层和P型接触层，在所述第一个N型GaN层与多量子阱结构MQW层之间依次插入生长N型AL_xGa_1-xN层和第二个N型GaN层，其中0.05<x<0.25。

    一种提高GaN基LED抗静电能力的外延结构的生长方法，在所述N型AL_xGa_1-xN层插入生长后，在生长第一个N型GaN层时，该第一个N型GaN层流量相对不插入N型AL_xGa_1-xN层的情况减少10%~20%；在插入生长所述N型AL_xGa_1-xN层后生长第二个N型GaN层时，该第二个N型GaN层流量与上述生长第一个N型GaN层流量相同。

所述N型AL_xGa_1-xN插入层的生长厚度保持在0-1μm之间。

本发明的优点在于，通过插入具有N型AL_xGa_1-xN(0.05<x<0.25)层的新结构，一方面，可以降低N层的整体厚度，另一方面可以有效的限制外延层内部，由于与衬底之间的晶格失配产生的位错和缺陷密度，改善载流子的分布；可以有效的降低GaN基LED在静电发生时坏死的可能性、提高产品的品质，延长器件寿命,有效的提高LED芯片的抗静电能力10%以上。

 

附图说明

图1是本发明所提供的LED外延结构示意图。

    

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。