[发明专利]发光二极管的外延结构

说明书

本发明提供一种发光二极管的外延结构，属于半导体器件外延技术领域。方法包括：N型层、发光层及P型层；发光层位于N型层与P型层之间，发光层覆盖N型层，P型层覆盖发光层；发光层至P型层的方向为P型层的势垒的生长方向，P型层的势垒沿生长方向逐渐递减。通过让P型层的势垒沿外延生长方向逐渐递减，使得P型层至发光层方向上的势垒逐渐增加，从而有利于更多的空穴进入到发光层，降低了对空穴的阻挡作用，进而能够有效提高发光层中空穴的浓度。另外，通过让P型层的势垒沿外延生长方向逐渐递减，使得靠近发光层的势垒最高，从而能有效阻挡电子溢流，进而可提高发光二极管的内量子效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件外延技术领域，更具体地，涉及一种发光二极管的外延结构。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种半导体固体发光器件，其主要利用半导体P-N结作为发光结构。近年来，以氮化镓为代表的半导体发光二极管，因具有禁带宽度大、高电子饱和电子漂移速度、耐高温、大功率容量等优良特性，从而受到了人们的广泛关注和大力研究，并在近几年来取得了突破性的进展。与此同时，作为氮化镓的三元合金铟氮化稼，其带隙从0.7ev到3.4ev连续可调，发光波长覆盖了可见光和紫外线的整个区域，从而新兴的光电产业中具有广大的应用前景。

在相关技术中，GaN基发光二极管的外延结构主要包括N型层、P型层和MQW(Multiple Quantum Well，多量子阱)结构的发光层。其中，MQW结构的发光层多为InGaN/GaN，主要是对载流子起限制作用。载流子可以包括N型层中的电子和P型层中的空穴。当正向电流通过时，N型层中的电子和P型层中的空穴在被限制在发光层中复合发光。为了提高发光二极管的发光亮度，通常可提高载流子的注入效率。具体地，可通过提高空穴的注入量或降低电子的溢流量来提高载流子的注入效率。对于N型层，目前主要采用电子阻挡层来降低N型层中电子的溢流量。对于P型层，通常将Mg作为P型层的受主杂质注入空穴。

在实现本发明的过程中，发现相关技术至少存在以下问题：

由于Mg作为P型层的受主杂质在注入空穴时，注入的空穴浓度会受到受主杂质固溶度以及高受主激活能的限制，从而不能有效提高空穴浓度。

发明内容

由于Mg作为P型层的受主杂质在注入空穴时，注入的空穴浓度会受到受主杂质固溶度以及高受主激活能的限制，从而不能有效提高空穴浓度。为了解决上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的发光二极管的外延结构。

本发明提供了一种发光二极管的外延结构，包括：

N型层、发光层及P型层；发光层位于N型层与P型层之间，发光层覆盖N型层，P型层覆盖发光层；发光层至P型层的方向为P型层的势垒的生长方向，P型层的势垒沿生长方向逐渐递减。

本发明提供的外延结构，通过让P型层的势垒沿外延生长方向逐渐递减，使得P型层至发光层方向上的势垒逐渐增加，从而有利于更多的空穴进入到发光层，降低了对空穴的阻挡作用，进而能够有效提高发光层中空穴的浓度。

另外，通过让P型层的势垒沿外延生长方向逐渐递减，使得靠近发光层的势垒最高，从而能有效阻挡电子溢流，进而可提高发光二极管的内量子效率。

可选地，发光层的数量为至少一层，所有发光层依次覆盖N型层。

可选地，P型层的势垒沿生长方向逐渐递减至第一预设阈值后维持不变。

可选地，外延结构还包括高温缓冲层，N型层覆盖高温缓冲层。

可选地，外延结构还包括低温缓冲层，高温缓冲区覆盖低温缓冲区。

可选地，外延结构还包括衬底层，低温缓冲层覆盖衬底层。