[发明专利]发光二极管和发光二极管制备方法

说明书

本申请提供一种发光二极管和发光二极管制备方法。每个子层结构包括第一量子阱结构以及多个第二量子阱结构。第一量子阱结构替换传统的量子垒层结构。多个第二量子阱结构设置于第一量子阱结构，形成更深层次的量子阱结构。并且，每个第二量子阱结构的厚度小于第一量子阱结构的厚度，使得第二量子阱结构相比于第一量子阱结构形成窄的量子阱结构。此时，将传统结构中的量子垒替换为所述第一量子阱结构。通过多个第二量子阱结构使得多量子阱层中形成多个子层深窄多量子阱结构，相比于传统的量子阱变得更深，使得量子阱对电子和空穴的限制能力更好，减小发光波长的半宽，产生波色更纯的、发光强度更强的指定波段。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种发光二极管和发光二极管制备方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能把电能转化成光能的半导体电子元件。因具有体积小、能耗低、寿命长、驱动电压低等优点而倍受欢迎，目前广泛用于交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域。外延片是制备发光二极管的基础结构。传统的发光二极管外延片的结构包括衬底以及依次生长在衬底上的低温缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层、和P型GaN层。其中，多量子阱层包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层，在电流的作用下，N型GaN层中的电子与P型GaN层中的空穴均会迁移至多量子阱层中并进行复合发光。

然而，由于电子具有较小的有效质量和较高的迁移率，电子可以轻易的越过GaN势垒，到达P型层与空穴发生非辐射复合，空穴的浓度和注入效率降低，使得发光二极管的发光效率降低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的发光二极管外延片中空穴的浓度和注入效率降低导致的发光效率降低的问题，提供一种发光二极管和发光二极管制备方法。

本申请提供一种发光二极管包括衬底、缓冲层、氮化镓层、N型半导体层、多量子阱层以及P型半导体层。所述缓冲层、所述氮化镓层、所述N型半导体层以及所述P型半导体层在所述衬底表面依次层叠设置。所述多量子阱层层叠设置于所述N型半导体层与所述P型半导体层之间。所述多量子阱层包括至少一个子层结构。所述子层结构设置于所述N型半导体层远离所述氮化镓层的表面。每个所述子层结构包括第一量子阱结构以及多个第二量子阱结构，所述第一量子阱结构设置于所述N型半导体层远离所述氮化镓层的表面，所述多个第二量子阱结构依次设置于所述第一量子阱结构远离所述N型半导体层的表面，且每个所述第二量子阱结构的厚度小于所述第一量子阱结构的厚度。

在一个实施例中，所述第一量子阱结构包括量子垒层。所述量子垒层设置于所述N型半导体层远离所述氮化镓层的表面。所述第一势阱层设置于所述量子垒层远离所述N型半导体层的表面。

在一个实施例中，所述量子垒层为Al_mIn_nGa_1-m-nN，其中0m0.6，0n0.2。所述第一势阱层为In_xGa_1-xN，其中0.2x0.22。

在一个实施例中，所述量子垒层的厚度为100nm～140nm。所述第一势阱层的厚度为2nm～6nm。

在一个实施例中，每个所述第二量子阱结构包括第一势垒层以及第二势阱层。所述第一势垒层设置于所述第一势阱层远离所述量子垒层的表面。所述第二势阱层设置于所述第一势垒层远离所述第一势阱层的表面。

在一个实施例中，所述第一势垒层为In_yGa_1-yN，其中0y0.1。所述第二势阱层为In_xGa_1-xN，其中0.2x0.22。

在一个实施例中，所述第一势垒层的厚度为4nm～8nm。所述第二势阱层的厚度为2nm～6nm。

在一个实施例中，一种发光二极管制备方法包括：