[发明专利]一种氮化物发光二极管结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料，尤其是涉及一种氮化物发光二极管结构。

背景技术

发光二极管（LED）以其节能环保、可靠性高等显著特点得到人们广泛的关注和研究。在能源危机和环境危机日益加重的今天，众多国家和地区将LED照明技术列为国家发展战略。经过二十多年的研究和努力，LED外延生长技术、LED芯片制造技术以及LED封装技术均得到长足进步，使得LED被广泛用于显示屏、指示灯、景观照明、汽车灯、通用照明等很多领域。

氮化物LED普遍存在在较大工作电流密度下，发光效率随电流的增大而减小的现象，这一现象被称为“效率Droop效应”。产生Droop效应的原因在学术界依然存在争议，但主要包括电子泄漏、电子空穴不匹配、俄歇复合等几种。大量研究表明，电子泄漏和电子空穴不匹配的主要原因是氮化物LED的p型载流子（空穴）不足以及在多量子阱中分布严重不均匀。可见，当空穴浓度不能进一步提升的情况下，减缓Droop效应提升氮化物LED发光效率的一个可行方法就是使空穴与电子更加匹配。由于空穴浓度低于电子浓度，因此如果使空穴均匀分布到多量子阱中，将会使空穴与电子更加不匹配。如将有限的空穴限制在部分量子阱中，则会提升空穴在这些量子阱中的浓度，从而使得这些量子阱中空穴与电子更加匹配，提升发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效调控空穴在多量子阱中分布、使空穴和电子更为有效地分布到部分量子阱中、从而改善空穴和电子的匹配度、提升发光效率的氮化物发光二极管结构。

本发明的目的是这样实现的：

一种氮化物发光二极管结构，包括衬底，在衬底上设有缓冲层，在缓冲层上依次设有n型层、准备层、第一限制量子阱层、发光多量子阱层、第二限制量子阱层和p型层，特征是：在所述准备层、第一限制量子阱层、发光多量子阱层和第二限制量子阱层位置包含有倒六角锥结构；所述第一限制量子阱层和第二限制量子阱层的量子阱禁带宽度均比发光多量子阱层的量子阱禁带宽度宽0.03─0.3eV。

所述准备层是In_xGa_(1-x)N单层结构或In_yGa_(1-y)N/In_zGa_(1-z)N周期结构，其中0≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15，0≤z≤0.05，In_xGa_(1-x)N层的厚度为h_x，50nm≤h_x≤200nm，In_yGa_(1-y)N/In_zGa_(1-z)N周期结构的周期数为j，10≤j≤100。

第一限制量子阱层是由Al_xIn_yGa_(1-x-y)N量子阱和Al_uIn_vGa_(1-u-v)N势垒组成的周期结构，其周期数为m，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，1≤m≤5。

发光多量子阱层是由Al_xIn_yGa_(1-x-y)N量子阱和Al_uIn_vGa_(1-u-v)N势垒组成的周期结构，其周期数为k，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，3≤k≤6。

第二限制量子阱层是由Al_xIn_yGa_(1-x-y)N量子阱和Al_uIn_vGa_(1-u-v)N势垒组成的周期结构，其周期数为n，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，1≤n≤2。