[发明专利]一种InGaN基多量子阱结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种InGaN基多量子阱结构及其制备方法，属于半导体技术领域。

背景技术

GaN基发光二极管（LED）可以将电能直接转换为光能，光电转换效率远远超过传统的白炽灯和荧光灯，具有高亮度、低能耗、长寿命、相应速度快等优点，并且由于GaN基材料可以发射从紫外到可见光的整个波段，因此在指示灯、背光源、显示器、家用及商用照明等领域都有广泛的应用。然而，在外延生长的GaN基LED结构中，由于载流子的双极性输入，电子和空穴分别集中在靠近N型掺杂区和P型掺杂区的量子阱中，致使载流子在量子阱间不均匀分布，量子阱中的电子和空穴的波函数的重叠积分减少，特别是对于低迁移率、高有效质量的空穴，这种不均匀性更加明显，从而使得载流子的复合几率降低，影响发光效率。此外，由于GaN基材料固有的极化效应，产生的极化电场导致多量子阱中能带弯曲，导带在p型一侧较低，n型一侧被抬高，从而多量子阱的带边由方形改变为三角形，导带的基带能量降低，价带的基带能量升高，使两者之间的间隙宽度变窄，导致发光波长红移，进一步影响发光效率。

中国专利文献CN202678396U公开了一种新型多量子阱发光二极管，其外延结构沿生长方向依次为衬底1、缓冲层2、未掺杂GaN层3、掺杂的GaN层4、多量子阱In_yGa_1-yN/In_xGa_1-xN有源层5、电子阻挡层6和p型空穴层及接触层7。上述多量子阱In_yGa_1-yN/In_xGa_1-xN有源层5包括In_yGa_1-yN垒层51和In_xGa_1-xN阱层52，其中0≤y<1，y>x，0<x<1。该In_xGa_1-xN阱层52包括x渐增521层、x值固定的522层、x值递减523层，In_yGa_1-yN垒层51和In_xGa_1-xN阱层52的周期数在5至15个之间。上述多量子阱发光二极管中包括In组分含量渐变的多层结构即多量子阱In_yGa_1-yN/In_xGa_1-xN有源层，该多层结构具体包括In含量渐增的521层、In含量固定的522层、In含量递减523层，然而，上述多量子阱发光二极管结构中产生的发光峰半高宽比较大，发出的光波长不均一，晶体质量和内量子效率还有很大进一步提升的空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的多量子阱发光二极管的结构中发光峰半高宽比较大，发出的光波长不均一，从而提供一种晶体质量好、内量子效率高的InGaN基多量子阱结构及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种InGaN基多量子阱结构，其特征在于，其结构沿生长方向依次为：第一GaN垒层、第一In组分渐增量子阱层、第一Si掺杂的GaN垒层、第二In组分渐增量子阱层、第二Si掺杂的GaN垒层、第三In组分渐增量子阱层、第三Si掺杂的GaN垒层、第一固定In组分的量子阱层、第一In组分递减垒层、第二GaN垒层、第二固定In组分的量子阱层、第二In组分递减垒层、第三GaN垒层、第三固定In组分的量子阱层、第三In组分递减垒层、第四GaN垒层；

所述第一、第二、第三In组分渐增量子阱层分别为In_xGa_1-xN量子阱层、In_yGa_1-yN量子阱层、In_zGa_1-zN量子阱层，其中x、y、z沿生长方向呈连续性增加；

所述第一、第二、第三In组分递减垒层分别为In_wGa_1-wN垒层、In_mGa_1-mN垒层、In_nGa_1-nN垒层；其中w、m、n分别沿生长方向逐渐减小；

所述第一、第二、第三固定In组分的量子阱层为In_vGa_1-vN量子阱层，v沿生长方向固定不变。