CN101800278A - 一种能减低位错密度的led芯片 - Google Patents

Abstract

本发明一种能减低位错密度的LED芯片，属于LED芯片技术领域；所要解决的问题是：提供一种能减低位错密度的LED芯片；采用的方案是：一种能减低位错密度的LED芯片，包括：蓝宝石衬底、GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极，蓝宝石衬底的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极；上述金属热沉单元厚度不小于50微米，金属热沉单元的横向为间隔控制100-200μm之间的呈周期性分布的小单元；本发明应用在LED芯片设计与制造领域。

Description

一种能减低位错密度的LED芯片

技术领域

本发明一种能减低位错密度的LED芯片，属于LED芯片技术领域。

背景技术

近年来，以GaN和SiC为代表的第三代宽禁带半导体材料受到人们广泛关注和大力研究，尤其是III-V族氮化物半导体材料以及与它们相关的合金和异质结材料，在高温、高频大功率器件方面具有很大的优势。

目前，高亮度的蓝绿LED已经研制成功，但是高的穿透位错密度的存在限制了这些器件性能的进一步提高，因此在实现高性能的LED方面能否取得突破性进展，降低GaN位错密度至关重要。

GaN基半导体有一些严重缺陷，其GaN基LED位错密度10⁸-10¹⁰cm^-2。且GaN基LED的内量子效率主要受位错密度、多量子阱中压电场合量子阱横向形状等影响，通过降低位错密度和极化效应来最大限度增加LED的内量子效率。

GaN和蓝宝石之间存在很大的晶格失配和热失配，通常先在衬底上生长晶格常数渐变或者突变的缓冲层，然后在外延生长GaN。尽管缓冲层技术已很成熟，但用此技术生长得到的GaN薄膜仍具有很高的位错密度，对器件性能影响很大。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种一种能减低位错密度的LED芯片。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种能减低位错密度的LED芯片，包括：蓝宝石衬底、GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极，蓝宝石衬底的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极。

上述金属热沉单元厚度不小于50微米，金属热沉单元的横向为间隔控制100-200μm之间的呈周期性分布的小单元。

上述反射层逐层由Ni、Ag、Ti、Au金属组成，为多量子阱结构，Ni层分别联结Ag层和N型电极。

上述N型电极由氧化的Ni和Au组成。

上述P型电极和P型GaN之间为欧姆接触。

上述有源层的材料为AlInGaN。

本发明一种能减低位错密度的LED芯片同现有技术相比具有以下有益效果：

本发明在N型GaN的下方先设有金属热沉单元可有效降低LED芯片的位错密度，采用本结构的LED的位错密度降低10％-30％。阴极荧光谱增强10％-30％，电致发光谱强度增强10％-30％。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图中：1为蓝宝石衬底、2为GaN缓冲层、3为N型电极、4为反射层、5为金属热沉单元、6为N型GaN、7为有源层、8为P型GaN、9为P型电极。

具体实施方式

如图1所示，一种能减低位错密度的LED芯片，包括：蓝宝石衬底1、GaN缓冲层2、N型电极3、反射层4、金属热沉单元5、N型GaN6、有源层7、P型GaN8和P型电极9，其结构为：蓝宝石衬底1的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层2、N型电极3、反射层4、金属热沉单元5、N型GaN6、有源层7、P型GaN8和P型电极9。

金属热沉单元5厚度不小于50微米，金属热沉单元5的横向为间隔控制100-200μm之间的呈周期性分布的小单元，金属热沉单元5可有效降低LED芯片的位错密度。

反射层4逐层由Ni、Ag、Ti、Au金属组成，为多量子阱结构，Ni层分别联结Ag层和N型电极3。

N型电极3由氧化的Ni和Au组成。

P型电极9和P型GaN8之间为欧姆接触。

有源层7的材料为AlInGaN。

本发明的制造方法为：

第一步，在蓝宝石衬底1上生长GaN缓冲层2；

第二步，在GaN缓冲层2上蒸镀透明的N型电极3，N型电极3为氧化的Ni/Au；

第三步，在N型电极3上蒸镀Ni/Ag/Ti/Au，组成反射层4；

第四步，在反射层4上生长一层厚度在50μm以上的金属层；利用干法刻蚀技术将这层金属层制备成平整的、周期性的金属热沉单元5，间隔100-200μm；

第五步，在金属热沉单元5上外延生长N型GaN6；

第六步，在N型GaN6上生长有源层7，采用四元AlInGaN作为多量子阱层材料；

第七步，在有源层7上生长P型GaN8；

第八步，在P型GaN8上生长P型电极9。

Claims (6)

1.一种能减低位错密度的LED芯片，包括：蓝宝石衬底(1)、GaN缓冲层(2)、N型电极(3)、反射层(4)、金属热沉单元(5)、N型GaN(6)、有源层(7)、P型GaN(8)和P型电极(9)，其特征在于：蓝宝石衬底(1)的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层(2)、N型电极(3)、反射层(4)、金属热沉单元(5)、N型GaN(6)、有源层(7)、P型GaN(8)和P型电极(9)。

2.根据权利要求1所述的一种能减低位错密度的LED芯片，其特征在于：金属热沉单元(5)厚度不小于50微米，金属热沉单元(5)的横向为间隔控制100-200μm之间的呈周期性分布的小单元。

3.根据权利要求1所述的一种能减低位错密度的LED芯片，其特征在于：反射层(4)逐层由Ni、Ag、Ti、Au金属组成，为多量子阱结构，Ni层分别联结Ag层和N型电极(3)。

4.根据权利要求1所述的一种能减低位错密度的LED芯片，其特征在于：N型电极(3)由氧化的Ni和Au组成。

5.根据权利要求1所述的一种能减低位错密度的LED芯片，其特征在于：P型电极(9)和P型GaN(8)之间为欧姆接触。

6.根据权利要求1所述的一种能减低位错密度的LED芯片，其特征在于：有源层(7)的材料为AlInGaN。

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