CN102185060A - 一种氮化物led结构及其制备方法 - Google Patents

一种氮化物led结构及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102185060A
CN102185060A CN201110095027XA CN201110095027A CN102185060A CN 102185060 A CN102185060 A CN 102185060A CN 201110095027X A CN201110095027X A CN 201110095027XA CN 201110095027 A CN201110095027 A CN 201110095027A CN 102185060 A CN102185060 A CN 102185060A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum well
potential barrier
energy gap
layer
barrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201110095027XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102185060B (zh
Inventor
于洪波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enraytek Optoelectronics Co Ltd filed Critical Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority to CN201110095027.XA priority Critical patent/CN102185060B/zh
Publication of CN102185060A publication Critical patent/CN102185060A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102185060B publication Critical patent/CN102185060B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氮化物LED结构，其多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率；同时，还公开了一种氮化物LED结构的制备方法，通过梯度改变多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度，使得靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率。

Description

一种氮化物LED结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种氮化物LED结构及其制备方法。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。当半导体PN结的两端加上正向电压后，注入PN结中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出颜色为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光。其中，GaN基材料是指GaN、InN、AlN以及他们的三元和四元化合物，属于直接带隙半导体材料，室温下其发光波长涵盖了近红外、可见以及深紫外波段，因而广泛地应用于LED领域中。
目前，氮化物LED发光器件主要采用P-N结结构，并且在P型半导体和N型半导体之间设有多量子阱结构，所述多量子阱结构作为有源区。当器件工作时，电子和空穴分别从有源区两端的N型区和P型区输入，在量子阱有源区内复合发光。载流子在多量子阱结构中的分布主要由电子和空穴的输运特性来决定。相对于电子而言，空穴具有大得多的有效质量和低得多的迁移率，因此，在有源区各个量子阱中，空穴很难输运到远离P型区的量子阱中。这样，就导致了LED的发光强度主要由空穴的分布决定。最靠近P型区的量子阱中空穴浓度最高，对发光的贡献最大；随着注入电流的增大，在靠近N型区量子阱中无法复合的载流子会聚集在靠近P型区的量子阱中，使电子从有源区泄露的几率增大，从而大大降低器件的内量子效率，这也是导致LED器件在大电流下效率明显下降的原因之一。
公开号为“CN101540364A”、名称为“一种氮化物发光器件及其制备方法”的中国专利公开了一种非对称耦合多量子阱结构为有源区的氮化物发光器件，所述非对称耦和的多量子阱结构的量子阱基态能级间的跃迁能量逐渐变化，跃迁能量大的量子阱靠近P型区，跃迁能量小的量子阱靠近N型区。用此有源区结构可以增强空穴在有源区的隧穿输运，同时可以阻挡电子的隧穿输运，实现高效发光。
然而，上述专利中的量子阱的势垒没有变化，而在氮化物LED的结构设计中，量子阱势垒的宽度和禁带宽度也是关键因素。量子阱势垒的设计要同时考虑势垒对载流子的限制作用和载流子在有源区的输运。量子阱的势垒太低太窄，则载流子限制作用弱，不利于电子空穴对在量子阱中充分复合；量子阱的势垒太高太宽，则空穴载流子输运受到的阻碍变大，不利于提高载流子在有源区中分布的均匀型。
因此，有必要对现有的氮化物LED结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮化物LED结构及其制备方法，以提高氮化物LED的性能。
为解决上述问题，本发明提出一种氮化物LED结构，该氮化物LED结构至少包括N型电子注入层、P型空穴注入层以及夹在所述N型电子注入层与所述P型空穴注入层之间的多量子阱有源层，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小。
可选的，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒的禁带宽度小。
可选的，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度小。
可选的，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的宽度和势垒的禁带宽度均梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度小。
可选的，所述N型电子注入层、P型空穴注入层以及多量子阱有源层均由AlxGayIn1-x-yN组成，其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1，且所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述量子阱的势阱的禁带宽度。
可选的，所述势垒的禁带宽度通过调节AlxGayIn1-x-yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，势垒的禁带宽度变宽，增加合金中In的组分，势垒的禁带宽度变窄。
可选的，所述势垒的宽度通过调节势垒的生长时间来改变，增加势垒的生长时间，势垒的宽度变宽，减少势垒的生长时间，势垒的宽度变窄。
可选的，所述多量子阱有源层由非对称耦合量子阱组成，所述非对称耦合量子阱包括至少三个量子阱。
可选的，所述多量子阱有源层中的所有量子阱的势阱的合金材料的成分相同，量子阱的势阱的厚度也相同。
可选的，该氮化物LED结构还包括衬底、在所述衬底上依次生长的低温缓冲层以及不掺杂的氮化物层，所述不掺杂的氮化物层上依次形成有所述N型电子注入层、所述多量子阱有源层以及所述P型空穴注入层，所述N型电子注入层与N型电极相连，所述P型空穴注入层上形成有透明电极层，所述透明电极层上制备有P型电极。
同时，为解决上述问题，本发明还提出一种氮化物LED结构的制备方法，该方法包括如下步骤：
提供衬底；
在所述衬底上依次形成低温缓冲层、不掺杂的氮化物层、N型电子注入层、多量子阱有源层以及P型空穴注入层，其中，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小；
依次刻蚀所述P型空穴注入层以及所述多量子阱有源层，形成一台柱面，并露出所述N型电子注入层，在露出的N型电子注入层上制备N型电极；
在刻蚀后的所述P型空穴注入层上制备透明电极层及P型电极。
可选的，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒的禁带宽度小。
可选的，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度小。
可选的，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的宽度和势垒的禁带宽度均梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度小。
可选的，所述N型电子注入层、P型空穴注入层以及多量子阱有源层均由AlxGayIn1-x-yN组成，其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1，且所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述量子阱的势阱的禁带宽度。
可选的，所述势垒的禁带宽度通过调节AlxGayIn1-x-yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，势垒的禁带宽度变宽，增加合金中In的组分，势垒的禁带宽度变窄。
可选的，所述势垒的宽度通过调节势垒的生长时间来改变，增加势垒的生长时间，势垒的宽度变宽，减少势垒的生长时间，势垒的宽度变窄。
可选的，所述多量子阱有源层由非对称耦合量子阱组成，所述非对称耦合量子阱包括至少三个量子阱。
可选的，所述多量子阱有源层中的所有量子阱的势阱的合金材料的成分相同，量子阱的势阱的厚度也相同。
与现有技术相比，本发明提供的氮化物LED结构，其多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率。
与现有技术相比，本发明提供的氮化物LED结构的制备方法，通过梯度改变多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度，使得靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的氮化物LED结构的剖面图；
图2为本发明实施例提供的量子阱有源区的第一种能带示意图；
图3为本发明实施例提供的量子阱有源区的第二种能带示意图；
图4为本发明实施例提供的量子阱有源区的第三种能带示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的氮化物LED结构及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种氮化物LED结构，其多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率；同时，本发明还提供一种氮化物LED结构的制备方法，通过梯度改变多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度，使得靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，同时势垒的变化对电子的输运起到阻碍作用，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率。
请参考图1至图4，其中，图1为本发明实施例提供的氮化物LED结构的剖面图，图2为本发明实施例提供的量子阱有源区的第一种能带示意图，图3为本发明实施例提供的量子阱有源区的第二种能带示意图，图4为本发明实施例提供的量子阱有源区的第三种能带示意图。
结合图1至图4，本发明实施例提供的氮化物LED结构包括衬底101、在所述衬底101上依次形成的低温缓冲层102、不掺杂的氮化物层103、N型电子注入层104、多量子阱有源层105、以及P型空穴注入层106，其中，所述N型电子注入层104与N型电极107相连，所述P型空穴注入层106上形成有透明电极层108，所述透明电极层108上制备有P型电极109，如图1所示；所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大的量子阱靠近P型空穴注入层106，势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小的量子阱靠近N型电子注入层104。
本发明实施例提供的氮化物LED结构，其多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大的量子阱靠近P型空穴注入层106，势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小的量子阱靠近N型电子注入层104，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层104的量子阱中，同时势垒的变化对电子的输运起到阻碍作用，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率。
具体地，所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化有以下几种方式：
(1)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，势垒的禁带宽度大的量子阱靠近P型空穴注入层106，势垒的禁带宽度小的量子阱靠近N型电子注入层104；从而，既可以保证空穴浓度最高的量子阱有高的复合效率，又能使空穴易于输运到远离P型空穴注入层的量子阱中；
(2)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，势垒宽度大的量子阱靠近P型空穴注入层106，势垒宽度小的量子阱靠近N型电子注入层104；从而，既可以保证空穴浓度最高的量子阱有高的复合效率，又能使空穴易于输运到远离P型空穴注入层的量子阱中；
(3)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的宽度和势垒的禁带宽度均梯度变化，靠近P型空穴注入层106的量子阱的势垒宽度和势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层104的量子阱的势垒宽度和势垒的禁带宽度小；从而，可以减小空穴在量子阱间输运的空间距离，进一步改善空穴载流子分布的均匀性。
进一步地，所述N型电子注入层104、P型空穴注入层106以及多量子阱有源层105均由AlxGayIn1-x-yN组成，其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1，且所述N型电子注入层104的禁带宽度、P型空穴注入层105的禁带宽度以及量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述量子阱的势阱的禁带宽度。
进一步地，所述势垒的禁带宽度通过调节AlxGayIn1-x-yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，势垒的禁带宽度变宽，增加合金中In的组分，势垒的禁带宽度变窄。并且所述量子阱势垒的宽度的调节也很容易实现，通常通过调节量子阱的势垒的生长时间即可调节势垒的宽度，生长时间越长，势垒的宽度越宽。
进一步地，所述多量子阱有源层105由非对称耦合量子阱组成，所述非对称耦合量子阱包括至少三个量子阱。
进一步地，所述多量子阱有源层105中的所有量子阱的势阱的合金材料的成分相同，量子阱的势阱的厚度也相同；这样会使LED各个量子阱的发光光谱波长一致性好，半峰宽较窄。
其中，所述多量子阱有源层105中的量子阱的能带结构主要有以下三种形式：
(1)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，在本发明实施例中，设所述量子阱的个数为n个(n≥3)，量子阱的势阱的合金成分相同，量子阱的势阱宽度(W1、W2、W3...Wn)也保持不变，即W1＝W2＝W3＝...＝Wn；同时，量子阱的势垒的宽度(WB1、WB2、...WBn-1)保持不变，即WB1＝WB2＝...＝WBn-1，而量子阱的势垒的禁带宽度(B1、B2、...Bn-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即B1＜B2＜...＜Bn-1，如图2所示；
(2)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，在本发明实施例中，设所述量子阱的个数为n个(n≥3)，量子阱的势阱的合金成分相同，量子阱的势阱宽度(W1、W2、W3...Wn)也保持不变，即W1＝W2＝W3＝...＝Wn；同时，量子阱的势垒的禁带宽度(B1、B2、...Bn-1)保持不变，即B1＝B2＝...＝Bn-1，而量子阱势垒的宽度(WB1、WB2、...WBn-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即WB1＜WB2＜...＜WBn-1，如图3所示；
(3)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的禁带宽度与势垒宽度均梯度变化，在本发明实施例中，设所述量子阱的个数为n个(n≥3)，量子阱的势阱的合金成分相同，量子阱的势阱宽度(W1、W2、W3...Wn)也保持不变，即W1＝W2＝W3＝...＝Wn；同时，量子阱的势垒的禁带宽度(B1、B2、...Bn-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即B1＜B2＜...＜Bn-1，并且量子阱势垒的宽度(WB1、WB2、...WBn-1)也从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即WB1＜WB2＜...＜WBn-1，如图4所示。
结合图1，本发明实施例提供的氮化物LED结构的制备方法包括如下步骤：
提供衬底101；
在所述衬底101上依次形成低温缓冲层102、不掺杂的氮化物层103、N型电子注入层104、多量子阱有源层105以及P型空穴注入层106，其中，所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层106的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层104的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小；
依次刻蚀所述P型空穴注入层106以及所述多量子阱有源层105，形成一台柱面，并露出所述N型电子注入层104，在露出的N型电子注入层104上制备N型电极107；
在刻蚀后的所述P型空穴注入层106上制备透明电极层108及P型电极109。
具体地，所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化有以下几种方式：
(1)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，势垒的禁带宽度大的量子阱靠近P型空穴注入层106，势垒的禁带宽度小的量子阱靠近N型电子注入层104；从而，既可以保证空穴浓度最高的量子阱有高的复合效率，又能使空穴易于输运到远离P型空穴注入层的量子阱中；
(2)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，势垒宽度大的量子阱靠近P型空穴注入层106，势垒宽度小的量子阱靠近N型电子注入层104；从而，既可以保证空穴浓度最高的量子阱有高的复合效率，又能使空穴易于输运到远离P型空穴注入层的量子阱中；
(3)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的宽度和势垒的禁带宽度均梯度变化，靠近P型空穴注入层106的量子阱的势垒宽度和势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层104的量子阱的势垒宽度和势垒的禁带宽度小；从而，可以减小空穴在量子阱间输运的空间距离，进一步改善空穴载流子分布的均匀性。
进一步地，所述N型电子注入层104、P型空穴注入层106以及多量子阱有源层105均由AlxGayIn1-x-yN组成，其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1，且所述N型电子注入层104的禁带宽度、P型空穴注入层105的禁带宽度以及量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述量子阱的势阱的禁带宽度。
进一步地，所述势垒的禁带宽度通过调节AlxGayIn1-x-yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，势垒的禁带宽度变宽，增加合金中In的组分，势垒的禁带宽度变窄。并且所述量子阱势垒的宽度的调节也很容易实现，通常通过调节量子阱的势垒的生长时间即可调节势垒的宽度，生长时间越长，势垒的宽度越宽。
进一步地，所述多量子阱有源层105由非对称耦合量子阱组成，所述非对称耦合量子阱包括至少三个量子阱。
进一步地，所述多量子阱有源层105中的所有量子阱的势阱的合金材料的成分相同，量子阱的势阱的厚度也相同；这样会使LED各个量子阱的发光光谱波长一致性好，半峰宽较窄。
其中，所述多量子阱有源层105中的量子阱的能带结构主要有以下三种形式：
(1)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，在本发明实施例中，设所述量子阱的个数为n个(n≥3)，量子阱的势阱的合金成分相同，量子阱的势阱宽度(W1、W2、W3...Wn)也保持不变，即W1＝W2＝W3＝...＝Wn；同时，量子阱的势垒的宽度(WB1、WB2、...WBn-1)保持不变，即WB1＝WB2＝...＝WBn-1，而量子阱的势垒的禁带宽度(B1、B2、...Bn-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即B1＜B2＜...＜Bn-1，如图2所示；
(2)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，在本发明实施例中，设所述量子阱的个数为n个(n≥3)，量子阱的势阱的合金成分相同，量子阱的势阱宽度(W1、W2、W3...Wn)也保持不变，即W1＝W2＝W3＝...＝Wn；同时，量子阱的势垒的禁带宽度(B1、B2、...Bn-1)保持不变，即B1＝B2＝...＝Bn-1，而量子阱势垒的宽度(WB1、WB2、...WBn-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即WB1＜WB2＜...＜WBn-1，如图3所示；
(3)所述多量子阱有源层105中的量子阱的势垒的禁带宽度与势垒宽度均梯度变化，在本发明实施例中，设所述量子阱的个数为n个(n≥3)，量子阱的势阱的合金成分相同，量子阱的势阱宽度(W1、W2、W3...Wn)也保持不变，即W1＝W2＝W3＝...＝Wn；同时，量子阱的势垒的禁带宽度(B1、B2、...Bn-1)从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即B1＜B2＜...＜Bn-1，并且量子阱势垒的宽度(WB1、WB2、...WBn-1)也从N型电子注入层到P型空穴注入层依次增大，即WB1＜WB2＜...＜WBn-1，如图4所示。
综上所述，本发明提供了一种氮化物LED结构，其多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率；同时，本发明还提供了一种氮化物LED结构的制备方法，通过梯度改变多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度，使得靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小，从而使空穴载流子更加易于输运到靠近N型电子注入层的量子阱中，同时势垒的变化对电子的输运起到阻碍作用，提高了载流子在有源区中分布的均匀性，进一步提高了器件的内量子效率和发光效率。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种氮化物LED结构，至少包括N型电子注入层、P型空穴注入层以及夹在所述N型电子注入层与所述P型空穴注入层之间的多量子阱有源层，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小。
2.如权利要求1所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒的禁带宽度小。
3.如权利要求1所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度小。
4.如权利要求1所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的宽度和势垒的禁带宽度均梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度小。
5.如权利要求1至4任一项所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述N型电子注入层、P型空穴注入层以及多量子阱有源层均由AlxGayIn1-x-yN组成，其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1，且所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述量子阱的势阱的禁带宽度。
6.如权利要求5所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述势垒的禁带宽度通过调节AlxGayIn1-x-yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，势垒的禁带宽度变宽，增加合金中In的组分，势垒的禁带宽度变窄。
7.如权力要求5所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述势垒的宽度通过调节势垒的生长时间来改变，增加势垒的生长时间，势垒的宽度变宽，减少势垒的生长时间，势垒的宽度变窄。
8.如权利要求7所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述多量子阱有源层由非对称耦合量子阱组成，所述非对称耦合量子阱包括至少三个量子阱。
9.如权利要求8所述的氮化物LED结构，其特征在于，所述多量子阱有源层中的所有量子阱的势阱的合金材料的成分相同，量子阱的势阱的厚度也相同。
10.如权利要求1所述的氮化物LED结构，其特征在于，该氮化物LED结构还包括衬底、在所述衬底上依次生长的低温缓冲层以及不掺杂的氮化物层，所述不掺杂的氮化物层上依次形成有所述N型电子注入层、所述多量子阱有源层以及所述P型空穴注入层，所述N型电子注入层与N型电极相连，所述P型空穴注入层上形成有透明电极层，所述透明电极层上制备有P型电极。
11.一种氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供衬底；
在所述衬底上依次形成低温缓冲层、不掺杂的氮化物层、N型电子注入层、多量子阱有源层以及P型空穴注入层，其中，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和/或势垒的禁带宽度小；
依次刻蚀所述P型空穴注入层以及所述多量子阱有源层，形成一台柱面，并露出所述N型电子注入层，在露出的N型电子注入层上制备N型电极；
在刻蚀后的所述P型空穴注入层上制备透明电极层及P型电极。
12.如权利要求11所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒宽度保持不变，势垒的禁带宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒的禁带宽度小。
13.如权利要求11所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的禁带宽度保持不变，势垒宽度梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度小。
14.如权利要求11所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述多量子阱有源层中的量子阱的势垒的宽度和势垒的禁带宽度均梯度变化，靠近P型空穴注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度大，靠近N型电子注入层的势垒宽度和势垒的禁带宽度小。
15.如权利要求11至14任一项所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述N型电子注入层、P型空穴注入层以及多量子阱有源层均由AlxGayIn1-x-yN组成，其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1，且所述N型电子注入层的禁带宽度、P型空穴注入层的禁带宽度以及量子阱的势垒的禁带宽度均大于所述量子阱的势阱的禁带宽度。
16.如权利要求15所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述势垒的禁带宽度通过调节AlxGayIn1-x-yN中的合金成分来改变，增加合金中Al的组分，势垒的禁带宽度变宽，增加合金中In的组分，势垒的禁带宽度变窄。
17.如权力要求15所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述势垒的宽度通过调节势垒的生长时间来改变，增加势垒的生长时间，势垒的宽度变宽，减少势垒的生长时间，势垒的宽度变窄。
18.如权利要求17所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述多量子阱有源层由非对称耦合量子阱组成，所述非对称耦合量子阱包括至少三个量子阱。
19.如权利要求18所述的氮化物LED结构的制备方法，其特征在于，所述多量子阱有源层中的所有量子阱的势阱的合金材料的成分相同，量子阱的势阱的厚度也相同。
CN201110095027.XA 2011-04-15 2011-04-15 一种氮化物led结构及其制备方法 Expired - Fee Related CN102185060B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110095027.XA CN102185060B (zh) 2011-04-15 2011-04-15 一种氮化物led结构及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110095027.XA CN102185060B (zh) 2011-04-15 2011-04-15 一种氮化物led结构及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102185060A true CN102185060A (zh) 2011-09-14
CN102185060B CN102185060B (zh) 2014-07-16

Family

ID=44571194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110095027.XA Expired - Fee Related CN102185060B (zh) 2011-04-15 2011-04-15 一种氮化物led结构及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102185060B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102368519A (zh) * 2011-10-27 2012-03-07 华灿光电股份有限公司 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法
CN103594573A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 西安神光皓瑞光电科技有限公司 一种高亮度发光二极管的多量子阱结构
CN103779462A (zh) * 2014-01-21 2014-05-07 中国科学院半导体研究所 一种提高发光效率的led结构
CN106784208A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 南昌大学 一种AlInGaN基多量子阱发光二极管的外延结构
US20210334438A1 (en) * 2017-05-22 2021-10-28 Purdue Research Foundation Method and system for realistic and efficient simulation of light emitting diodes having multi-quantum-wells

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0584236B1 (en) * 1991-05-15 1997-07-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Blue-green laser diode
US20080105296A1 (en) * 2002-07-08 2008-05-08 Qunano Ab Nanostructures and methods for manufacturing the same
US20090045392A1 (en) * 2006-12-26 2009-02-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Nitride semiconductor device
US20090152586A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-18 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having active region of multi quantum well structure
CN101540364A (zh) * 2009-04-23 2009-09-23 厦门大学 一种氮化物发光器件及其制备方法
CN101740668A (zh) * 2008-11-06 2010-06-16 晶元光电股份有限公司 发光元件
US20100284434A1 (en) * 2007-12-27 2010-11-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge emitting semiconductor laser chip having at least one current barrier
CN101894862A (zh) * 2010-06-09 2010-11-24 西安能讯微电子有限公司 一种透明电极器件的设计方法
CN102185058A (zh) * 2011-04-02 2011-09-14 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种氮化物led结构及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0584236B1 (en) * 1991-05-15 1997-07-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Blue-green laser diode
US20080105296A1 (en) * 2002-07-08 2008-05-08 Qunano Ab Nanostructures and methods for manufacturing the same
US20090045392A1 (en) * 2006-12-26 2009-02-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Nitride semiconductor device
US20090152586A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-18 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having active region of multi quantum well structure
US20100284434A1 (en) * 2007-12-27 2010-11-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge emitting semiconductor laser chip having at least one current barrier
CN101740668A (zh) * 2008-11-06 2010-06-16 晶元光电股份有限公司 发光元件
CN101540364A (zh) * 2009-04-23 2009-09-23 厦门大学 一种氮化物发光器件及其制备方法
CN101894862A (zh) * 2010-06-09 2010-11-24 西安能讯微电子有限公司 一种透明电极器件的设计方法
CN102185058A (zh) * 2011-04-02 2011-09-14 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种氮化物led结构及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102368519A (zh) * 2011-10-27 2012-03-07 华灿光电股份有限公司 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法
CN102368519B (zh) * 2011-10-27 2016-04-20 华灿光电股份有限公司 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法
CN103594573A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 西安神光皓瑞光电科技有限公司 一种高亮度发光二极管的多量子阱结构
CN103594573B (zh) * 2013-11-12 2016-05-04 西安神光皓瑞光电科技有限公司 一种高亮度发光二极管的多量子阱结构
CN103779462A (zh) * 2014-01-21 2014-05-07 中国科学院半导体研究所 一种提高发光效率的led结构
CN106784208A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 南昌大学 一种AlInGaN基多量子阱发光二极管的外延结构
US20210334438A1 (en) * 2017-05-22 2021-10-28 Purdue Research Foundation Method and system for realistic and efficient simulation of light emitting diodes having multi-quantum-wells

Also Published As

Publication number Publication date
CN102185060B (zh) 2014-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101540364B (zh) 一种氮化物发光器件及其制备方法
CN102185057B (zh) 一种氮化物led结构及其制备方法
WO2016011924A1 (zh) 一种改善GaN基LED效率下降的外延结构
CN111599902B (zh) 一种具有空穴注入结构电子阻挡层的发光二极管
CN105870283B (zh) 一种具有复合极性面电子阻挡层的发光二极管
CN102185058B (zh) 一种氮化物led结构及其制备方法
CN102157646A (zh) 一种氮化物led结构及其制备方法
CN102623595B (zh) 一种发光二极管外延材料结构
CN102185060B (zh) 一种氮化物led结构及其制备方法
CN101714602A (zh) 用于光电器件的多量子阱结构
CN102201505A (zh) 一种氮化物led结构及其制备方法
CN105977349B (zh) 一种具有p-i-n隧道结的多有源区发光二极管
CN105514239A (zh) 一种发光二极管
CN102157647A (zh) 一种氮化物led结构及其制备方法
CN111326626A (zh) 一种能够改善空穴传输能力的半导体发光器件
CN209993614U (zh) 一种AlInGaN基发光二极管
CN103594573A (zh) 一种高亮度发光二极管的多量子阱结构
CN110197861B (zh) 一种AlInGaN基发光二极管
US8981373B1 (en) White LED
KR101143275B1 (ko) 전자 소모층을 갖는 반도체 광소자 구조 및 그 제조 방법
CN109671825B (zh) 一种极性半导体发光二极管
CN201773862U (zh) 一种高亮度发光二极管晶粒
CN111326618A (zh) 一种能够调整电子迁移速率的半导体发光器件
CN104733574B (zh) 一种具有补偿极化效应的量子阱结构
CN111326616A (zh) 一种半导体发光元件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140716

Termination date: 20210415

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee