[发明专利]一种多量子阱发光二极管及其制备方法

说明书

本申请提供了一种多量子阱发光二极管及其制备方法，多量子阱有源层包括由下至上依次生长的多个周期的阱层和垒层交替叠置，其中所述阱层由InGaN材料形成，垒层进一步包括第一GaN层、P型AlGaN层、第二GaN层构成的周期结构，第1‑4层垒层包括一个上述周期结构，第5‑8层垒层包括两个上述周期结构，第9至最后的垒层包括三个上述周期结构，本发明提供的垒层结构有效地降低电子溢出，提高空穴注入及传输效率，避免生长缺陷，有效地提高量子阱量子效率，从而提高发光二极管发光效率。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)领域，具体涉及一种多量子阱发光二极管及其制备方法。

背景技术

从爱迪生发明白炽灯到上个世纪荧光灯的普遍应用，电光源已成为人们生产生活中不可缺少的照明工具。白炽灯的使用带来了一系列能源和环保等方面的问题，例如目前白炽灯的发光效率仅为151m/W左右，大量电能转化为热量，电光转换效率只有10％左右，其消耗的电能所燃烧的煤和石油每年产生数以亿吨的二氧化碳气体。荧光灯和节能灯的发明使得电光源的发光效率得到有效提高。同时，人们对照明的需求也从简单的高亮度提升到对色温和显色指数等性能指标的要求。但是，由于荧光灯中荧光粉转换效率的限制，荧光灯的发光效率基本已经达到饱和，并且荧光灯还存在汞环境污染、废弃物不环保、寿命较短以及显色指数相对较低等问题。节能灯虽然在发光效率上比节能灯有了进一步提高，但是还都远远不能满足现代社会对高效、节能和环保的照明技术的现实需求。

发光二极管(LED)作为新一代光源，具有体积小、电压低、使用寿命长、亮度高、发热量低和环保等多个优点，是现代光电子器件发展的重要产物。随着人们对发光二极管的高亮度、高功率、高光效的要求，发光二极管内部电流密度不断增加，传统多量子阱有源层结构的发光二极管不可避免的产生电子溢出，空穴注入效率低、漏电流等问题，严重影响有源层的量子效率，导致多量子阱发光二极管的发光效率下降。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种多量子阱发光二极管，方案如下：一种多量子阱发光二极管包括衬底，以及依次设置在衬底上的反射层、AlN缓冲层、GaN缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、电子阻挡层、P型GaN层。依次刻蚀P型GaN层、电子阻挡层、多量子阱有源层至N型GaN层，形成台面结构，P电极和N电极分别设置在P型GaN层和N型GaN层上。多量子阱有源层包括由下至上依次生长的10-15个周期的阱层和垒层交替叠置，其中阱层由InGaN材料形成，垒层由第一GaN层、P型AlGaN层、第二GaN层构成的周期结构叠置构成。

进一步的，第1-4层垒层包括一个第一GaN层、P型AlGaN层、第二GaN层构成的周期结构，第5-8层垒层包括两个第一GaN层、P型AlGaN层、第二GaN层构成的周期结构，第9至最后的垒层包括三个第一GaN层、P型AlGaN层、第二GaN层构成的周期结构。在N型GaN层至P型GaN层方向，P型AlGaN层的掺杂浓度逐渐升高和/或其厚度逐渐增加。

进一步的，最后一层的垒层中的P型AlGaN层的掺杂浓度低于电子阻挡层的掺杂浓度，优选地最后一层的垒层中的P型AlGaN层的掺杂浓度为电子阻挡层掺杂浓度的2/3至3/4。

进一步的，N型GaN层、多量子阱有源层之间还包括电流扩散层，电流扩散层由电流扩展区域及电流阻挡区域间隔形成，电流阻挡区域由离子注入或氧化形成。

进一步的，反射层为电镀Ag层或布拉格反射层。

本发明还提供了一种多量子阱发光二极管制备方法，包括如下步骤：

(1)对衬底进行退火处理：在温度为1000-1200℃，氢气环境中，加热衬底5-10分钟。

(2)在衬底上制作反射层：其中反射层可以为电镀银层或布拉格反射层。