[发明专利]一种AlGaInP发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，尤其是一种提升抗大电流老化性能的AlGaInP发光二极管。

背景技术

近几年，人们研究出各种方法来提升 AlGaInP系列发光二极管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）的亮度，取得突破性进展，使得其在显示系统、照明系统、汽车系统等领域得到广泛应用。例如：中国专利号201210341574.6中提出至少有两个对应不同发射波长的布拉格反射层，扩大LED中反射波长的频宽，提升内量子效率。然而，在激烈的市场竞争中，为了降低成本，人们不断缩小芯片尺寸，却衍生出其它性能问题。当芯片面积缩小，比如芯片尺寸为7.0mil*7.0mil情况下，传统结构的LED在抗大电流老化性能明显变差，无法满足市场需求。因此，有必要在小尺寸芯片的大电流驱动情况下，对老化性能做研究和提升。

发明内容

本发明目的在于：提出一种AlGaInP发光二极管，以提升抗大电流老化性能。

本发明提供的技术方案包括：一种提升抗大电流老化性能的AlGaInP发光二极管，从下至上依次包括衬底，DBR反射层，N型半导体层，量子阱发光层，P型半导体层，过渡层和P型电流扩展层，所述DBR反射层采用多谱掺杂；所述P型半导体层包括与量子阱发光层相邻的第一P型半导体层以及与过渡层相邻的第二P型半导体层组成，所述第二P型半导体层的掺杂浓度小于所述第一P型半导体层。通过采用分段掺杂多谱DBR反射层，并提升DBR掺杂浓度；通过降低与过渡层相邻段的P型半导体掺杂层，形成一定厚度比和浓度比的分段P型半导体层。

经研究发现，在小尺寸的芯片下，DBR层的电流扩展变差是影响老化关键点，通过采用分段掺杂多谱DBR，可以使得在相同的电流密度下，DBR扩展效果更好。同时，在不影响电压的工艺窗口内，提升DBR的掺杂浓度，有利于电流更好扩展，明显的提升老化性能。另外，过渡层的掺杂浓度是影响老化的关键，传统方法通过降低过渡层的掺杂浓度改善老化，但降低掺杂后，会引起LED的电压VFavg变高。本发明通过降低与过渡层相邻段的P型半导体掺杂层，与过渡层形成浓度差，用于平衡过渡层掺杂，避免过渡层高掺杂在长时间老化中引入的非辐射复合增加，导致光衰；另通过保持与量子阱相邻段的P型半导体层掺杂浓度，控制电压，极大提升老化性能。

进一步地，所述衬底包括GaAs、GaP、Ge等适合外延生长的衬底。

进一步地，所述DBR反射层，采用多谱DBR，材料优选Al_xGa_1-xAs/Al_yGa_1-yAs，0＜x≤1，0＜y＜1。

进一步地，所述多谱DBR，反射波段分为三段，第一DBR反射层反射波段在700-750nm，第二DBR反射层反射波段在650-700nm，第三DBR反射层反射波段在600-650nm。

进一步地，所述多谱DBR，第一DBR反射层对数介于2-7对，第二DBR反射层对数介于6-12对，第三DBR反射层对数介于13-20对。

进一步地，所述多谱DBR，掺杂杂质为Si、Sn、S、Se、Te中的一种。

进一步地，所述多谱DBR，第一DBR反射层掺杂浓度介于7×10¹⁸~1×10²⁰cm^-3；第二DBR反射层掺杂浓度低于第一DBR反射层，掺杂浓度介于5×10¹⁸~1×10²⁰cm^-3；第三DBR反射层掺杂浓度低于第二DBR反射层，掺杂浓度介于2×10¹⁸~1×10²⁰cm^-3。

进一步地，N型半导体层采用GaAs、Al_xGa_yIn_1-x-yP、Al_xIn_(1-x)P，优选Al_xIn_(1-x)P，0＜x＜1。

进一步地，N型掺杂，掺杂杂质为Si、Sn、S、Se、Te中的一种。

进一步地，N型掺杂浓度介于0.5×10¹⁸~3.0×10¹⁸cm^-3。

进一步地，量子阱发光层的材料选择Al_xGa_yIn_1-x-yP，0＜x＜1，0＜y＜1。