[发明专利]一种发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种具有Al /AlGaN DBR结构的发光二极管及其制备方法，以进一步提高发光二极管的发光效率。

背景技术

在氮化物发光二极管的制备中，加入分布式布拉格反射镜(DBR) 可以大幅度的提高器件的发光功率。DBR是两种折射率不同材料周期交替生长的层状结构，在发光层和衬底之间，能够将射向衬底的光反射回表面或侧面，可以减少衬底对光的吸收，提高出光效率。DBR结构可直接利用MOCVD设备进行生长，无须再次加工处理，简化了器件的制作工艺。然而，为提高器件的发光效率，还需进一步优化DBR结构。

发明内容

为进一步提高发光二极管的发光效率，在其一方面，本发明公开了一种发光二极管，至少包括一衬底，以及依次沉积于所述衬底上的成核层、缓冲层和外延层，其特征在于：所述缓冲层和外延层之间还插入一Al/AlGaN DBR结构，所述DBR结构由第一Al颗粒层和第一AlGaN层周期性交替层叠而成,所述第一AlGaN层沉积于第一Al颗粒层使DBR具有波浪形粗化结构。

优选的，所述缓冲层和DBR结构之间还包括第二AlGaN层，所述第二AlGaN层的Al均匀掺杂，Al组分为30%~40%；或者，所述第二AlGaN层的Al组分从所述缓冲层一侧向所述DBR结构一侧递增渐变，所述Al组分变化范围为0.5%~40%，以减小所述缓冲层和DBR结构之间的晶格差异，以减小所述缓冲层和DBR结构之间的晶格差异。

优选的，所述第二AlGaN层和DBR结构之间还包括一第二Al颗粒层，所述第二Al颗粒层的颗粒直径大于所述第一Al颗粒层的颗粒直径，以加强所述DBR结构的波浪形图形。

优选的，所述DBR结构和外延层之间还包括第三AlGaN层，所述第三AlGaN层的Al均匀掺杂，Al组分为10%~15%；或者，所述第三AlGaN层的Al组分从所述DBR结构一侧向所述外延层一侧递减渐变，所述Al组分变化范围为0.5%~15%，以减小所述DBR结构和外延层之间的晶格差异。

优选的， 所述第一Al颗粒层和第一AlGaN层交替层叠的周期数为15~25。

优选的，所述DBR结构的厚度范围为0.1厚度范围为0.1~0.5微米。

优选的，所述第一Al颗粒层和第一AlGaN层的厚度相同，以实现DBR的反射效果，厚度均为50~100埃。

优选的，所述第二AlGaN层和第二Al颗粒层的厚度相同，均为100~200埃。

优选的，所述第三AlGaN层的厚度为50~80埃。

优选的，所述成核层材料为低温生长的GaN,所述缓冲层材料为高温生长的非掺杂GaN。

优选的，所述衬底为平片衬底或图形化衬底，所述图形化衬底表面具有周期性排列的凸起。

优选的，所述缓冲层的厚度与凸起高度的比例为1/3~2/3。

优选的，所述外延层包括依次层叠的N型层、发光层和P型层。

优选的，所述N型层包括第一N型层和位于所述第一N型层之上的第二N型层，所述第一N型层的N型杂质掺杂浓度小于所述第二N型层的N型杂质掺杂浓度。

优选的，所述第一N型层的N型杂质掺杂浓度为5×10¹⁸~1×10¹⁹cm^-2，所述第二N型层的N型杂质掺杂浓度为2×10¹⁹~2.5×10¹⁹cm^-2。

在其另一方面，本发明还提供了一种具有Al/AlGaN DBR结构的发光二极管的制备方法，至少包括如下步骤：

提供一衬底；

于所述衬底上依次生长成核层和缓冲层；

于所述缓冲层上生长Al/AlGaN DBR结构，所述DBR结构由第一Al颗粒层和第一AlGaN层周期性交替层叠而成,所述第一AlGaN层沉积于第一Al颗粒层使DBR结构具有波浪形粗化结构；

于所述DBR结构上生长外延层。

优选的，所述DBR结构的制备方法具体为：1）、于所述缓冲层上采用金属有机化学气相沉积法生长第一Al金属膜层；2）、高温熔融所述第一Al金属膜层形成第一Al颗粒层；3）、于所述第一Al颗粒层表面采用金属有机化学气相沉积法生长第一AlGaN层；4）、重复步骤1）~3）多次，形成具有波浪形的粗化结构的Al/AlGaN DBR结构。

优选的，所述步骤1）~3）重复15~25次，形成呈波浪形的Al/AlGaN DBR结构。