[发明专利]发光二极管

说明书

本发明提供一种带有空穴存储层结构的发光二极管；包括：第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述第二类型导体层中含有空穴存储层，所述空穴存储层形成极化电场，并且电场的方向指向有源层。在一些实施例中，空穴存储层位于P型层之内，并且其能带宽度呈台阶式变化，可以大幅度提升了P型层内空穴的浓度，能有效提升量子阱内的复合发光效率，提升器件的光电性能。

技术领域

本发明涉及氮化镓半导体器件外延领域，尤其涉及带有空穴存储结构的发光二极管。

背景技术

氮化物材料体系材料因其带隙覆盖整个可见光范围，用其制备的发光二极管等光电器件，被广泛应用于固态显示、照明和信号灯等领域。因为氮化物材料具有无毒、亮度高、工作电压低、易小型化等诸多优点，使用氮化镓基发光二极作为光源替代传统光源已成为不可逆转的趋势。然而要实现更高发光效率的氮化物发光器件，需要解决的关键之一是如何提高空穴的浓度以及复合效率。

发明内容

本发明的目的是：提供一种空穴存储结构，其可应用于氮化镓基发光二极管，提升P型层内的空穴浓度以及电子空穴复合效率。

本发明的技术方案为：一种带有空穴存储结构的发光二极管：第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，所述第二类型半导体层中含有空穴存储层，所述空穴存储层形成极化电场，并且电场的方向指向有源层。

优选地，所述发光二极管还包含电子阻挡层，其位于所述空穴存储层与有源层之间或者位于有源层与第二类型半导体层。

优选地，所述空穴存储层之越靠近有源层区域，其对应极化电场强度越强。

优选地，所述空穴存储层为超晶格结构，包含垒层和阱层，所述超晶格结构中由于垒层与阱层之间的极化性能形成反向极化电场。

优选地，所述超晶格结构中，单个垒层的厚度≤1nm。

优选地，所述空穴存储层由极化材料构成。

在一些实施例中，所述超晶格结构的垒层能级沿远离有源层的方向呈现台阶式由高到低变化。

在一些实施例中，所述超晶格结构的阱层能级沿远离有源层的方向呈现台阶式由低到高变化。

优选地，第二类型半导体层内的极化场强度大小关系为：能级台阶渐变处> 能级台阶稳定处>非空穴存储层处。

优选地，在所述空穴存储层的能级台阶变化的界面处形成附加极化场。

优选地，第二类型半导体层内的极化场强度大小关系为：能级台阶渐变处> 能级台阶稳定处>非空穴存储层处。

优选地，所述超晶格层的对数≥6对，垒层能级变化的台阶数≥2，每级台阶中超晶格层数>2层。在本发明中，每级台阶的超晶格对数过少时较容易出现空穴溢出现象，较难达到存储空穴的目的，同时台阶数量太少时则空穴存储的效果不明显，因此垒层能级变化的台阶数以3阶以上为尤佳。

优选地，所述空穴存储层内出现的空穴峰值数量与空穴存储层内的能级台阶数一致，并且空穴峰值的位置出现在能级台阶渐变位置处。

在一些实施例中，所述空穴存储层为AlGaN/GaN超晶格结构，其靠近有源层一侧的AlGaN层之Al组分范围为20%~100%，依次每级台阶Al组分下降5%~20%。较佳的，所述AlGaN/GaN超晶格结构中，靠近有源层一侧的AlGaN层的Al组分为25%~100%；中间部分的AlGaN层的Al组分为15%~90%，远离有源层一侧的AlGaN层的Al组分为5%~80%。