[发明专利]一种量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管及其制备方法。所述量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管从下往上依次包括衬底层、缓冲层、n型ZnO层、CdxZn1‑xO/ZnO多量子阱层、p型ZnO层，还包括在p型ZnO层和n型ZnO层上的金属接触电极；其中多量子阱层中阱层由具有Cd组份周期锯齿状变化的CdxZn1‑xO组成，垒层由ZnO组成。本发明所提供的量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管具有开启电压较低、发光主波长可调、内量子效率高、同尺寸器件平均发光功率比非耦合增强型器件高的优点；该发光二极管在照明、手机背光源、车头灯、植物培育等方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域。更具体地，涉及一种量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管及其制备方法。

背景技术

近些年来，发光二极管（LED）已经被市场证明为一种具有巨大潜力的发光器件，广泛应用于显示屏、背光、照明等技术，也被国家定位为未来新能源、新材料发展领域里面的一个发展方向。

对于LED来说，多量子阱层的生长至关重要，该层通过载流子在量子阱中的量子限制效应来提升器件的发光效率。目前在ZnO基发光二极管的多量子阱中，阱层的材料是CdxZn1-xO。

但是，由于CdO和ZnO的物理特性（晶格常数、热导率系数、极化强度、化学键能等）相差较大，量子阱中的缺陷密度往往较大，形成非辐射复合中心，降低了LED的发光效率；另外多量子阱中各阱层中空穴和电子的复合并没有关联，不利于实现载流子级联振荡耦合，从而发光效率得不到进一步提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有发光二极管的缺陷和不足，提供一种周期性量子阱耦合调控增强型ZnO基发光二极管。

本发明的目的是提供一种量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管。

本发明另一目的是提供所述量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种量子阱耦合增强型ZnO基发光二极管，从下往上依次包括衬底层、缓冲层、n型ZnO层、CdxZn1-xO/ZnO多量子阱层、p型ZnO层，还包括在p型ZnO层和n型ZnO层上的金属接触电极；其中多量子阱层中阱层由具有Cd组份周期锯齿状变化的CdxZn1-xO组成，垒层由ZnO组成。

其中，优选地，所述多量子阱（MQWs）对数为3～15对，由具有Cd组份周期锯齿形状变化的CdxZn1-xO/ZnO组成，CdxZn1-xO阱层中调制的Cd组份波动不超过发光主波长特定Cd组份的20%。

进一步地，所述的多量子阱层中的CdxZn1-xO层具有周期性应力。

本发明的多量子阱结构具有以下三个优势：1，形成周期性的富Cd组份聚集区，降低载流子非辐射复合效率；2，相邻量子阱间的载流子形成强烈耦合，有利于载流子的集体振荡，提升辐射复合效率；3，调节能带结构，降低极化效应，提升量子阱中电子和空穴的波函数交叠，最终实现发光二极管的发光强度和量子效率大幅度提升。