[发明专利]一种半导体发光二极管

说明书

本发明提出了一种半导体发光二极管，包括从下至上依次设置的衬底以及由第一n型半导体层、第二n型半导体层、浅量子阱层、量子阱层、电子阻挡层和p型半导体层组成的载流子隧穿平衡结构；所述第一n型半导体层、第二n型半导体层和浅量子阱层的Si/O浓度比例均大于1，且所述第二n型半导体层的Si/O浓度比例大于所述第一n型半导体层和所述浅量子阱层的Si/O浓度比例，所述量子阱层的Si/O浓度比例小于1；所述电子阻挡层和p型半导体层的Mg/H浓度比例均大于1，所述量子阱层的Mg/H浓度比例小于1。本发明使电子和空穴载流子在量子阱层中从漂移、扩散、热发射等占主导的跃迁模式转变为通过量子阱层隧穿为主导的跃迁模式，以提升半导体发光二极管的发光效率。

技术领域

本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种半导体发光二极管。

背景技术

半导体元件特别是半导体发光元件具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过10万小时的长寿命、尺寸小、应用场景多、可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏、户外显屏、Mini-LED、Micro-LED、手机电视背光、背光照明、路灯、汽车大灯、车日行灯、车内氛围灯、手电筒等应用领域。

传统氮化物半导体使用蓝宝石衬底生长，晶格失配和热失配大，导致较高的缺陷密度和极化效应，降低半导体发光元件的发光效率；同时，传统氮化物半导体的空穴离化效率远低于电子离化效率，导致空穴浓度低于电子浓度2个数量级以上，过量的电子会从多量子阱溢出至第二导电型半导体产生非辐射复合，空穴离化效率低会导致第二导电型半导体的空穴难以有效注入多量子阱中，空穴注入多量子阱的效率低，导致多量子阱的发光效率低；氮化物半导体结构具有非中心对称性，沿c轴方向会产生较强的自发极化，叠加晶格失配的压电极化效应，形成本征极化场；该本征极化场沿(001)方向，使多量子阱层产生较强的量子限制Stark效应，引起能带倾斜和电子空穴波函数空间分离，降低电子空穴的辐射复合效率，进而影响半导体发光元件的发光效率。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种半导体发光二极管。

本发明实施例提供了一种半导体发光二极管，包括从下至上依次设置的衬底、第一n型半导体层、第二n型半导体层、浅量子阱层、量子阱层、电子阻挡层和p型半导体层；

所述第一n型半导体层、第二n型半导体层和浅量子阱层的Si/O浓度比例均大于1，所述第二n型半导体层的Si/O浓度比例大于所述第一n型半导体层和所述浅量子阱层的Si/O浓度比例，且所述第一n型半导体层、第二n型半导体层、浅量子阱层与量子阱层之间的Si/O浓度比例呈U型分布，所述量子阱层的Si/O浓度比例小于1；

所述电子阻挡层和p型半导体层的Mg/H浓度比例均大于1，所述量子阱层的Mg/H浓度比例小于1；

所述第一n型半导体层、第二n型半导体层、浅量子阱层、量子阱层、电子阻挡层和p型半导体层形成载流子隧穿平衡结构。

优选地，所述量子阱层为由阱层和垒层组成的周期结构，所述量子阱层的周期数为x：8≤x≤20，所述量子阱层的阱层厚度为a：30埃米≤a≤70埃米，所述量子阱层的垒层为超薄垒层，垒层厚度b：20埃米≤b≤40埃米。

优选地，所述量子阱层的电子浓度与空穴浓度比例为z：1≤z≤5。

优选地，所述浅量子阱层为由阱层和垒层组成的周期结构，所述浅量子阱层的周期数为y：5≤y≤30，所述浅量子阱层的阱层厚度为c：10埃米≤c≤25埃米，所述浅量子阱层的垒层厚度d：10埃米≤d≤30埃米。

优选地，所述电子阻挡层的厚度为50埃米至400埃米。

优选地，所述p型半导体层的厚度为100埃米至500埃米。