[发明专利]一种多量子阱结构及其发光二极管

说明书

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种多量子阱结构及其发光二极管，该多量子阱结构包括应力释放层、电子收集层和发光层，所述发光层包括若干个交替生长的势垒层和势阱层，其中至少一个势垒层为GaN/Al_xIn_yGa_(1‑x‑y)N/GaN结构，0＜x≤1，0≤y＜1，其余势垒层为GaN结构；该发光二极管至少包括一衬底，及依次位于衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱结构层、电子阻挡层、P型层和P型接触层。本发明通过在多量子阱结构的各层中设置禁带宽度高于GaN的势垒层，相当于把现有结构中的电子阻挡层分散于多量子阱结构层中，对电子起到分散阻挡的作用，增强电子阻挡效果，改善大电流密度下电子溢流现象及由此引起的Droop效应，提高发光二极管的出光效率。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种多量子阱结构及其发光二极管。

背景技术

随着LED行业日趋完善，目前市场针对LED白光照明产品高电流密度以及高亮度器件的设计开发愈发激烈。同时，为增加市场竞争力需求，针对维持产品性能尤其亮度水平前提下，逐步缩小尺寸的程度亦愈发强烈，这进一步提高了外延层结构设计针对高电流密度耐受性的需求，尤其需要克服Droop效应的影响。

目前，为提升外延垒晶层针对高电流下的耐受性，缓解和克服Droop效应的影响，多数外延结构设计采取在有源层后进行优化电子阻挡层的设计，例如Al组份渐变的AlGaN单层，或者超晶格结构的电子阻挡层，如AlGaN/GaN SLs、AlN/GaN SLs、以及AlN/AlGaNSLs，但这些外延垒晶层结构的设计，无法改变有源层内部的能带扭曲，在改善电子溢流的同时，也增加盖层厚度，导致光效的损失。同时，较厚且含Al组份较高的电子阻挡层的存在，会进一步扩大V-Pits的开口直径，导致上层需要更厚的P型GaN盖层来填平LED外延垒晶层，以避免ESD及IR性能的损失。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明首先提出一种多量子阱结构，包括应力释放层、电子收集层和发光层，所述发光层包括若干个交替生长的势垒层和势阱层，其特征在于：其中至少一个势垒层为GaN/Al_xIn_yGa_(1-x-y)N/GaN结构，0＜x≤1，0≤y＜1，其余势垒层为GaN结构。

优选的，所述发光层的最后一势垒层为GaN/Al_x1N/GaN结构，其中，0.05≤x1≤0.20。

优选的，所述发光层包括第一发光层和第二发光层，所述第一发光层势垒的禁带宽度大于所述第二发光层势垒的禁带宽度。

优选的，所述电子收集层与所述发光层之间还设置有禁带宽度低于所述势阱层的电子沟壑层。

优选的，所述电子收集层包括若干个交替层叠的GaN垒层和InGaN阱层，以及 GaN/AlGaN/GaN最后一个势垒层。

优选的，所述发光层中最后一个势垒层为未掺杂结构层，其余势垒层为N型掺杂或者P型掺杂结构层。

优选的，所述GaN/Al_x1N/GaN最后一个势垒层的厚度为140Å~190Å，其中Alx₁N层的厚度为20Å~30Å，0.05≤x1≤0.20。

优选的，所述第一发光层的势垒层为GaN/Al_x2In_y2Ga_(1-x2-y2)N/GaN结构，第二发光层的势垒层为GaN结构，0＜x2≤1，0≤y2＜1。

优选的，所述第一发光层的势垒层为GaN/Al_x2Ga_(1-x2)N/GaN结构，其中，0.02≤x2≤0.06。

优选的，所述电子沟壑层为InN层。