[发明专利]一种高效率的AlGaInP发光二极管外延片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及AlGaInP发光二极管，具体是一种高效率的AlGaInP发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

AlGaInP发光二极管因其具有耗电低、发光效率高、寿命长、体积小、成本低等特点，而被广泛应用于照明及光纤通信系统中。在现有技术条件下， AlGaInP发光二极管的外延片通常采用倒装结构、透明衬底、倒金字塔结构、生长传统DBR（布拉格反射层）等各种结构。然而实践表明，现有AlGaInP发光二极管的外延片由于自身结构所限，存在以下两方面的问题：其一，若采用倒装结构、透明衬底、倒金字塔结构，则AlGaInP发光二极管的外延片需要再次加工处理，由此导致其工艺复杂、成本高。其二，若采用生长传统DBR，则由于传统DBR只对垂直入射和小角度入射的光波产生大的反射，而对大角度入射的光波产生的反射很小，导致入射的光波大部分穿过DBR被GaAs衬底吸收，由此导致其出光效率较低。基于此，有必要发明一种全新的AlGaInP发光二极管外延片，以解决现有AlGaInP发光二极管的外延片工艺复杂、成本高、以及出光效率较低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有AlGaInP发光二极管的外延片工艺复杂、成本高、以及出光效率较低的问题，提供了一种高效率的AlGaInP发光二极管外延片及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种高效率的AlGaInP发光二极管外延片，包括n-GaAs衬底、n-GaAs缓冲层、n-Al_xGa_1-xAs渐变层、复合式DBR、n-InAlP限制层、有源层、p-InAlP限制层、P型超晶格层、p-GaP窗口层；其中，n-GaAs缓冲层生长于n-GaAs衬底的上表面；n-Al_xGa_1-xAs渐变层生长于n-GaAs缓冲层的上表面；复合式DBR生长于n-Al_xGa_1-xAs渐变层的上表面；n-InAlP限制层生长于复合式DBR的上表面；有源层生长于n-InAlP限制层的上表面；p-InAlP限制层生长于有源层的上表面；P型超晶格层生长于p-InAlP限制层的上表面；p-GaP窗口层生长于P型超晶格层的上表面。

所述复合式DBR包括渐变式DBR和常规DBR；渐变式DBR生长于n-Al_xGa_1-xAs渐变层的上表面；常规DBR生长于渐变式DBR的上表面；n-InAlP限制层生长于常规DBR的上表面；

渐变式DBR由AlAs和Al_xGa_1-xAs周期性交替生长形成，且0.2<x<0.6；渐变式DBR的第m层AlAs材料和第m层Al_xGa_1-xAs材料的厚度分别为：

                          （1）；

                   （2）；

式（1）-（2）中：λ₀为器件有源区发光之中心波长，n₁和n₂分别为AlAs材料和Al_xGa_1-xAs材料的折射率，t为正数，且t根据λ_m的不同而取不同的值，m为正整数；

常规DBR由AlAs和Al_xGa_1-xAs周期性交替生长形成，且0.2<x<0.6；常规DBR的每层AlAs材料和每层Al_xGa_1-xAs材料的厚度分别为：

                           （3）；

式（3）中：λ₀为器件有源区发光之中心波长，n₁和n₂分别为AlAs材料和Al_xGa_1-xAs材料的折射率。