[发明专利]具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构

摘要

本发明具有P‑型欧姆接触层的发光二极管外延结构，涉及以电极为特征的至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件，该结构从下至上顺序包括衬底、缓冲层、N‑型半导体材料层、多量子阱层、P‑型电子阻挡层、P‑型半导体材料传输层和P‑型欧姆接触层，其中，P‑型欧姆接触层的组成为Al_xIn_yGa_1‑x‑yN,其中0≤x＜1，0≤y＜1，0≤１‑ｘ‑y，并且组分量是渐变的，沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。本发明克服了现有技术存在的宽禁氮化物半导体难于形成P型欧姆接触和空穴供应困难的缺陷，提高了LED的发光效率。

主权项

1.具有P‑型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于：该结构从下至上顺序包括衬底、缓冲层、N‑型半导体材料层、多量子阱层、P‑型电子阻挡层、P‑型半导体材料传输层和P‑型欧姆接触层，其中，P‑型欧姆接触层的组成为Al_xIn_yGa_1‑x‑yN,其中0≤x＜1，0≤y＜1，0≤1‑ｘ‑y，并且组分量是渐变的，沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小；所述组分量渐变的方式是以下三种中的任意一种：①Al_xGa_1‑xN式中，x从0.9线性渐变到0；②Al_xIn_yGa_1‑x‑yN式中，前100nm生长保持y=0，x从0.9非线性渐变到0；后50nm生长保持x=0,y从0非线性变化到0.1；③Al_xGa_1‑xN式中，前100nm生长x从0线性渐变到0.2，后100nm生长x从0.2线性变化到1；在P‑型半导体材料传输层上面增加了一层组成为Al_xIn_yGa_1‑x‑yN,其中0≤x＜1，0≤y＜1，0≤1‑ｘ‑y并且组分量是渐变的P‑型欧姆接触层，该层的化合物通过组分的调制，其晶格常数沿着C+方向逐渐增加，其禁带宽度沿着C+方向逐渐降低，其变化可以是线性降低也可以非线性降低；在LED外延结构的P‑型半导体材料传输层表面生长一层组份渐变的半导体材料，即P‑型欧姆接触层107，通过调制该层的化合物组分，使沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小，从而在整个组份渐变层中产生压缩应力，通过压电极化效应利用极化效应产生极化负电荷，从而吸引空穴，产生三维空穴气，增加空穴浓度，减小表面耗尽区的宽度，这样不仅形成了良好的欧姆接触，改善了LED外延结构的P‑型欧姆接触特性，而且整个P‑型层，包括P‑型电子阻挡层、P‑型半导体材料传输层和P‑型欧姆接触层，减少掺杂和厚度。