[发明专利]包含渐变厚度势磊的 LED 结构外延生长方法及其结构

说明书

技术领域

本发明涉及LED外延设计领域，特别地，涉及一种包含渐变厚度势磊的LED结构外延生长方法及其结构。

背景技术

目前国内MOCVD生长LED外延层其中涉及到发光层的生长，大抵都是势阱InGaN、势磊GaN为一个周期重复生长，一般周期数控制在11-15个左右。

发光层的厚度一般控制在150nm-250nm，相对于N、P型GaN而言发光层的阻值相对比较高；发光层中不掺杂Si或者低浓度掺杂Si的势磊GaN更是加大了发光层的阻值。

阻值较高的好处：发光层接近N层的结构势磊GaN阻值高能阻挡多数的电子,电子浓度数值在1E+20-2E+20个/cm³（N型GaN中电子的迁移率高达200-250v/cm²，Si掺杂剂电离90%以上，电子的浓度高速度快，电子容易穿透发光层泄露至P层产生非复合辐射消耗空穴），让电子在发光层中减速，让电子均匀分散在发光层中，减弱电子的外溢泄露，提高势阱InGaN层的电子浓度。

坏处是：因为空穴的行为和电子的行为是相反的，P型掺杂剂Mg的电离率非常低，通常只有1%-2%，整个P层的空穴浓度相对电子而言浓度非常低，浓度数值在3E+18-5E+18个/cm³，P层阻值大约8-10欧姆（N层阻值大约3-4欧姆），空穴的有效质量比电子有效质量大很多，所以空穴的迁移率非常低，发光层的阻值比P层的阻值高，空穴很难穿透发光层，很多论文指出，靠近发光层第一个势阱InGaN空穴浓度最高，第二、三、四个势阱InGaN空穴浓度递减，第五、六个势阱InGaN基本不存在空穴。

发明内容

本发明目的在于提供一种包含渐变厚度势磊的LED结构外延生长方法及其结构，以解决电子和空穴分布不均，影响LED光效的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种（权利要求确定后由代理人补充）。

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本发明具有以下有益效果：本发明通过改变三甲基镓的通入时长，从而改变了发光层MQW的若干个In_xGa_（1-x）N/GaN组合单元中的势磊GaN厚度，使势磊GaN厚度依次减少，势磊GaN阻值减小，削弱了多电子和空穴传播时的阻挡作用，P层传播的空穴因为阻挡减弱能够传播更远，一方面增加了原来陷空穴的浓度，另一方面增加了含有空穴的势阱的个数，由于空穴的迁移率较低（10-15cm²/（V*s）），含有空穴的势阱个数约为4-5个，通过势磊GaN厚度依次减少，势阱个数增加为6-7个；对电子而言每个势阱都填充电子，这个是由电子迁移率高（100-150cm²/（V*s））决定的，势磊GaN厚度依次减少只能单方面提高势阱电子的浓度；通过势磊GaN厚度依次减少改善电子和空穴的分布，提高LED光效，改善发光层的阻值，降低LED的驱动电压。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的LED外延结构示意图；

图2是本发明优选实施例的发光层势磊渐变的LED外延结构示意图；

图3是现有的发光层和电子阻挡层的能带结构示意图；

图4是本发明优选实施例的势磊渐变发光层的能带结构示意图；

图5是本发明优选实施例一和对比实施例一的芯片亮度对比示意图；

图6是本发明优选实施例一和对比实施例一的芯片电压对比示意图；

其中，1、衬底，2、低温缓冲GaN层，3、不掺杂GaN层，4、掺Si的GaN层，5、发光层In_xGa_（1-x）N/GaN，6、GaN层，7、P型AlGaN层，8、P型GaN层，9、In_xGa（_1-x）N层，10、第一个GaN层，11、第二个GaN层，12、第N个GaN层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。