[发明专利]提升氮化物材料P型掺杂效率的方法及氮化物薄膜

说明书

本公开提供一种提升氮化物材料P型掺杂效率的方法及氮化物薄膜，该提升氮化物材料P型掺杂效率的方法，利用外加机械力或材料本身失配应力作用于p型氮化物薄膜的掺杂表面。本公开提供的提升氮化物材料P型掺杂效率的方法及氮化物薄膜，利用外加机械力或材料本身失配应力增大p型掺杂氮化物的晶格常数，降低p型掺杂杂质在氮化物薄膜中的热激活能，提高杂质原子的激活率，从而能够制备出具有高空穴浓度的氮化物p型材料，提高氮化物光电子材料及光电子器件中的空穴注入效率。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种提升氮化物材料P型掺杂效率的方法及氮化物薄膜。

背景技术

基于氮化物材料发光二极管(LED)及激光二极管(LD)由于具有亮度高、能耗低、寿命长、无污染、抗恶劣环境能力强等特点，广泛应用于显示和照明等多个领域。

对于传统的富In及富Al组分GaN光电器件来说，其发光的有源区基本结构是InGaN/GaN或AlGaN/GaN多量子阱。该结构的有源区存在诸多科学和技术问题有待解决。第一，富In组分InGaN/GaN量子阱中的In组分相分解问题。由于富In的InGaN的晶格常数大于GaN的晶格常数，在沿(001)方向生长的InGaN/GaN量子阱中，有源区中高组分的InGaN薄膜中In组分在高温生长环境下易偏析分凝，严重限制了多量子井之上的p型氮化物薄膜的生长温度，降低了p型层中空穴的激活效率。第二，高Al组分的AlGaN/GaN多量子阱的辐射发光光子能量高，易被窄禁带的p型层吸收，而高Al组分的p型AlGaN或AlN的空穴激活效率低，也限制了注入到多量子井内的空穴的浓度。因此急需一种在不改变p型材料组分的基础上实现高浓度空穴激活的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种提升氮化物材料P型掺杂效率的方法及氮化物薄膜，以缓解现有技术中的氮化物薄膜中p型掺杂杂质的激活效率低，从而导致氮化物光电子器件中空穴浓度低及激活效率低的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种提升氮化物材料P型掺杂效率的方法，利用外加机械力或材料本身失配应力作用于p型氮化物薄膜的掺杂表面。

在本公开的一些实施例中，所述外加机械力为垂直静压力，该垂直静压力在所述p型氮化物薄膜内产生的面内晶格应变介于0至0.2之间。

在本公开的一些实施例中，所述外加机械力为二维轴向拉应力，该二维轴向拉应力在所述p型氮化物薄膜内产生的面内晶格应变介于0至0.2之间。

在本公开的一些实施例中，所述p型氮化物薄膜生长于量子阱薄膜材料的表面。

在本公开的一些实施例中，所述p型氮化物薄膜生长于In_xGa_1-xN薄膜材料的表面；其中，x介于0.1至1之间，该In_xGa_1-xN薄膜材料的厚度介于1nm至2000nm之间。

在本公开的一些实施例中，所述p型氮化物薄膜生长于In_xAl_1-xN薄膜材料的表面；其中，x介于0.6至1之间，该In_xAl_1-xN薄膜材料的厚度介于1nm至2000nm之间。

在本公开的一些实施例中，所述p型氮化物薄膜生长于BN薄膜材料的表面；其中，该BN薄膜材料的厚度介于lnm至2000nm之间。

在本公开的一些实施例中，利用外加机械力或材料本身失配应力作用于所述p型氮化物薄膜的掺杂表面时，所述p型氮化物薄膜的面内晶格应变介于0至0.2之间。

在本公开的一些实施例中，所述p型氮化物薄膜的材料包括：GaN、AlN、BN、InN、InGaN、AlGaN、AlInGaN、BGaN，InAlN或InBN。