CN102903807B - 一种发光二极管的外延片以及发光二极管 - Google Patents

一种发光二极管的外延片以及发光二极管 Download PDF

Info

Publication number
CN102903807B
CN102903807B CN201210384250.0A CN201210384250A CN102903807B CN 102903807 B CN102903807 B CN 102903807B CN 201210384250 A CN201210384250 A CN 201210384250A CN 102903807 B CN102903807 B CN 102903807B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
quantum well
epitaxial wafer
type
multiple quantum
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.)
Active
Application number
CN201210384250.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102903807A (zh
Inventor
王明军
魏世祯
胡加辉
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.)
HC Semitek Zhejiang Co Ltd
Original Assignee
HC Semitek Corp
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 HC Semitek Corp filed Critical HC Semitek Corp
Priority to CN201210384250.0A priority Critical patent/CN102903807B/zh
Publication of CN102903807A publication Critical patent/CN102903807A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102903807B publication Critical patent/CN102903807B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种发光二极管的外延片以及发光二极管，属于半导体技术领域。该外延片包括：衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个与量子垒层相互交替生长的量子阱层，p型层直接设于多量子阱层上，多量子阱层中的靠近p型层的三个量子垒层中的至少一个为AlxInyGa1-x-yN层，其中，0<x<0.5,0<y<0.5。本发明通过将多量子阱层中的靠近p型层的三个量子垒层中的至少一个设为AlxInyGa1-x-yN层，能有效提高势垒高度，提高了电子的限制能力，防止了电子溢流；并且通过将p型层直接设于多量子阱层上，即本发明的外延片中不包括电子阻挡层，避免了电子阻挡层对于多量子阱层的极化作用，提高了空穴的注入效率。

Description

一种发光二极管的外延片以及发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管的外延片以及发光二极管。
背景技术
发光二极管芯片为半导体晶体，是发光二极管的核心组件。发光二极管芯片包括外延片以及在外延片上制作的电极。
其中，外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，多量子阱层为由量子垒层和量子阱层交替生长形成的多层结构，且量子垒层和量子阱层由不同的材料制成，现有多量子阱层中的量子垒层一般由不掺杂的GaN制成，量子阱层一般由InGaN制成。由于GaN量子垒层和InGaN量子阱层之间能极差较小，电子容易在工作电压的驱动下到达p区和空穴复合，形成电子溢流，降低了发光效率。为了防止电子溢流，现有的发光二极管芯片的外延片一般会在多量子阱层和p型层之间设置电子阻挡层。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的外延片中的电子阻挡层在阻挡电子的同时，也阻挡了空穴向量子阱的跃迁，并且较厚的电子阻挡层和量子垒层之间会产生晶格失配，从而形成应力聚集区，导致了靠近p型层的量子阱能带弯曲严重。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片以及发光二极管。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括：
衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个与所述量子垒层相互交替生长的量子阱层，所述p型层直接设于所述多量子阱层上，
各所述量子垒层均为AlxInyGa1-x-yN层，所述多量子阱层中的最靠近所述p型层的量子垒层为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，所述多量子阱层中的除最靠近所述p型层的量子垒层以外的其它所述量子垒层为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层；
靠近p型层的三个所述量子垒层中最靠近p型层的量子垒层为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，其余两个为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层且掺杂浓度为1×1018cm-3；其它的n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN量子垒层的掺杂浓度为5×1016cm-3。
优选地，每个所述AlxInyGa1-x-yN层的厚度为10nm。
更进一步地，所述n型层由n型掺杂的GaN制成，所述n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂的浓度不高于所述n型层的n型掺杂的浓度。
优选地，所述p型层为复合层，所述复合层包括p型GaN层和p型GaN接触层。
另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括上述外延片以及在所述外延片上制作的电极。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将多量子阱层中的靠近p型层的三个量子垒层中的至少一个设为AlxInyGa1-x-yN层，能有效提高势垒高度，提高了电子的限制能力，防止了电子溢流；并且通过将p型层直接设于多量子阱层上，即本发明的外延片中不包括电子阻挡层，从而避免了电子阻挡层对于多量子阱层的极化作用，减弱了靠近p型层的量子阱的能带弯曲，提高了空穴的注入效率，从而提高了发光强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，参见图1，该外延片包括：
衬底11以及依次层叠在衬底11上的缓冲层12、n型层13、多量子阱层14和p型层15，多量子阱层14包括若干个量子垒层141和若干个与量子垒层141相互交替生长的量子阱层142，p型层15直接设于多量子阱层14上，多量子阱层14中的靠近p型层15的三个量子垒层141中的至少一个为AlxInyGa1-x-yN层，其中，0<x<0.5,0<y<0.5。
具体地，可以将最靠近p型层15的量子垒层141设为AlxInyGa1-x-yN层，也可以将最靠近p型层15的三个量子垒层141设为AlxInyGa1-x-yN层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将多量子阱层中的靠近p型层的三个量子垒层中的至少一个设为AlxInyGa1-x-yN层，能有效提高势垒高度，提高了电子的限制能力，防止了电子溢流，并且通过将p型层直接设于多量子阱层上，即本发明的外延片中不包括电子阻挡层，从而避免了电子阻挡层对于多量子阱层的极化作用，减弱了靠近p型层的量子阱的能带弯曲，提高了空穴的注入效率，从而提高了发光强度。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，参见图1，该外延片包括：
衬底21以及依次层叠在衬底21上的缓冲层22、n型层23、多量子阱层24和p型层25，多量子阱层24包括若干个量子垒层241和若干个与量子垒层241相互交替生长的量子阱层242，p型层25直接设于多量子阱层24上，多量子阱层24中的靠近p型层25的三个量子垒层241中的至少一个为AlxInyGa1-x-yN层，其中，0<x<0.5,0<y<0.5。
具体地，衬底21可以为蓝宝石衬底。
具体地，缓冲层22可以为复合层，可以包括GaN低温缓冲层和未掺杂的GaN层。
优选地，多量子阱层24中的靠近p型层25的三个量子垒层241均为AlxInyGa1-x-yN层。
优选地，在本实施例中，各量子垒层241均为AlxInyGa1-x-yN层。即多量子阱层24中的全部的量子垒层241都为AlxInyGa1-x-yN层。
优选地，AlxInyGa1-x-yN层的厚度不大于15nm。具体地，每个AlxInyGa1-x-yN层的厚度可以为10nm。
优选地，多量子阱层24中的最靠近p型层25的量子垒层241为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层。通过将最靠近p型层25的量子垒层241设为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，可以防止电子与空穴在多量子阱层24外直接复合，造成的发光效率降低的问题。
进一步地，在本实施例中，多量子阱层24中的除最靠近p型层25的量子垒层241以外的其它量子垒层241为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层。具体地，该n型掺杂可以通过Si掺杂获取，其掺杂浓度可以为1×1018cm-3。在其他实施例中，多量子阱层24中的除最靠近p型层25的量子垒层241以外的其它量子垒层241也可以为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，也可以部分为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，部分为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层。
更进一步地，n型层23由n型掺杂的GaN制成，n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂的浓度不高于n型层的n型掺杂的浓度。具体地，该n型掺杂可以通过Si掺杂获取，n型层的n型掺杂的掺杂浓度可以为5×1018cm-3，n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂的浓度可以为1×1018cm-3。
可选地，在本实施中，各n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂浓度不同。在其他实施例中，各n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂浓度也可以是相同的，或是部分相同，部分不同。例如，各n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂为Si掺杂，其掺杂浓度可以为1×1018cm-3也可以为5×1016cm-3；又例如，多量子阱层24的靠近p型层25的三个AlxInyGa1-x-yN量子垒层中，最靠近p型层25的量子垒层241为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，其余两个为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层且Si掺杂浓度为1×1018cm-3，其它的n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN量子垒层的Si掺杂浓度为5×1016cm-3。
可选地，在本实施中，各AlxInyGa1-x-yN量子垒层的组分含量不同。组分含量不同是指AlxInyGa1-x-yN中的x，y的取值不同。在其他实施例中，各AlxInyGa1-x-yN层的组分含量也可以是相同的，或是部分相同，部分不同。例如，各AlxInyGa1-x-yN量子垒层为Al0.15In0.05Ga0.8N；又例如，多量子阱层24的靠近p型层25的最后三个AlxInyGa1-x-yN量子垒层为Al0.15In0.05Ga0.8N，其它的AlxInyGa1-x-yN量子垒层为Al0.1In0.08Ga0.82N。
可选地，在本实施例中，各量子垒层241的厚度不同。在其他实施例中，各个量子垒层241的厚度可以是一样的，也可以是逐渐变厚或逐渐变薄，还可以是厚薄交替的。例如，各量子垒层241的厚度为10nm；又例如，多量子阱层24的靠近p型层25的最后三个量子垒层241的厚度为10nm，其它的量子垒层241的厚度为8nm。
具体地，各量子阱层242可以为InGaN层，且每个量子阱层242的厚度可以为3nm。
优选地，p型层25可以为复合层，包括p型GaN层和p型GaN接触层。具体地，p型GaN层的Mg掺杂浓度可以为5×1019cm-3的p型GaN层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将多量子阱层中的靠近p型层的三个量子垒层中的至少一个设为AlxInyGa1-x-yN层，能有效提高势垒高度，提高了电子的限制能力，防止了电子溢流；并且通过将p型层直接设于多量子阱层上，即本发明的外延片中不包括电子阻挡层，从而避免了电子阻挡层对于多量子阱层层的极化作用，减弱了靠近p型层的量子阱的能带弯曲，提高了空穴的注入效率，从而提高了发光强度。
实施例三
本发明实施例提供了一种发光二极管，该发光二极管包括外延片以及在外延片上制作的电极，外延片的结构与实施例一或实施例二中的外延片的结构相同，在此不再详述。
具体地，电极可以包括设在外延片的n型层上的n电极和设在外延片的p型层上的p电极。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将发光二极管的多量子阱层中的靠近p型层的三个量子垒层中的至少一个设为AlxInyGa1-x-yN层，能有效提高势垒高度，提高了电子的限制能力，防止了电子溢流；并且通过将p型层直接设于多量子阱层上，即本发明的发光二极管的结构中不包括电子阻挡层，从而避免了电子阻挡层对于多量子阱层的极化作用，减弱了靠近p型层的量子阱的能带弯曲，提高了空穴的注入效率，从而提高了发光二极管的发光强度。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个与所述量子垒层相互交替生长的量子阱层，其特征在于，所述p型层直接设于所述多量子阱层上，
各所述量子垒层均为AlxInyGa1-x-yN层，所述多量子阱层中的最靠近所述p型层的量子垒层为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，所述多量子阱层中的除最靠近所述p型层的量子垒层以外的其它所述量子垒层为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层；
靠近p型层的三个所述量子垒层中最靠近p型层的量子垒层为不掺杂的AlxInyGa1-x-yN层，其余两个为n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层且掺杂浓度为1×1018cm-3；其它的n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN量子垒层的掺杂浓度为5×1016cm-3。
2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，每个所述AlxInyGa1-x-yN层的厚度为10nm。
3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述n型层由n型掺杂的GaN制成，所述n型掺杂的AlxInyGa1-x-yN层的n型掺杂的浓度不高于所述n型层的n型掺杂的浓度。
4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述p型层为复合层，所述复合层包括p型GaN层和p型GaN接触层。
5.一种发光二极管，其特征在于，所述二极管包括如权利要求1-4任一项所述的外延片以及在所述外延片上制作的电极。
CN201210384250.0A 2012-10-10 2012-10-10 一种发光二极管的外延片以及发光二极管 Active CN102903807B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210384250.0A CN102903807B (zh) 2012-10-10 2012-10-10 一种发光二极管的外延片以及发光二极管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210384250.0A CN102903807B (zh) 2012-10-10 2012-10-10 一种发光二极管的外延片以及发光二极管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102903807A CN102903807A (zh) 2013-01-30
CN102903807B true CN102903807B (zh) 2015-09-30

Family

ID=47575958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210384250.0A Active CN102903807B (zh) 2012-10-10 2012-10-10 一种发光二极管的外延片以及发光二极管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102903807B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103681985B (zh) * 2013-11-21 2016-05-25 华灿光电(苏州）有限公司 一种发光二极管的外延片及其制作方法
CN104835885A (zh) * 2015-05-13 2015-08-12 湘能华磊光电股份有限公司 Led外延层结构及其制备方法和具有该结构的led器件
CN105206721B (zh) * 2015-10-29 2018-01-19 天津三安光电有限公司 发光二极管
CN107546306A (zh) * 2016-06-29 2018-01-05 晶能光电（江西）有限公司 一种具有高复合效率的量子阱结构及外延结构
CN107086258B (zh) * 2017-04-18 2019-05-14 安徽三安光电有限公司 一种多量子阱结构及其发光二极管
CN107359224A (zh) * 2017-08-10 2017-11-17 湘能华磊光电股份有限公司 一种提升内量子效率的led外延生长方法
CN110854246B (zh) * 2019-11-15 2021-07-30 芜湖德豪润达光电科技有限公司 发光二极管和发光二极管制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1409875A (zh) * 1999-12-13 2003-04-09 日亚化学工业株式会社 发光元件
CN1883058A (zh) * 2003-11-19 2006-12-20 日亚化学工业株式会社 半导体元件及其制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4206086B2 (ja) * 2004-08-03 2009-01-07 住友電気工業株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子を製造する方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1409875A (zh) * 1999-12-13 2003-04-09 日亚化学工业株式会社 发光元件
CN1883058A (zh) * 2003-11-19 2006-12-20 日亚化学工业株式会社 半导体元件及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102903807A (zh) 2013-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102903807B (zh) 一种发光二极管的外延片以及发光二极管
CN102820392B (zh) 一种发光二极管的外延片及其制造方法
CN103035791B (zh) 一种发光二极管的外延片及其制造方法
CN103236480B (zh) 一种发光二极管的外延片及其制造方法
CN102760808B (zh) 一种发光二极管的外延片及其制造方法
CN103943746A (zh) 一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法
CN102931306B (zh) 一种发光二极管外延片
CN104659170B (zh) 一种发光二极管外延片及其制备方法
US20100123119A1 (en) Light emitting diode having indium nitride
CN104919604A (zh) 氮化物半导体发光元件
CN103730555B (zh) 氮化物半导体发光器件
CN107195735B (zh) 一种发光二极管的外延片及其制备方法
CN104681676B (zh) 一种发光二极管外延片
CN107134514B (zh) 一种发光二极管的外延片及其制造方法
CN104810442A (zh) 一种发光二极管外延片及其生长方法
US11522106B2 (en) Nitride-based light-emitting diode device
US20120273758A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting diode device
CN103441196A (zh) 发光元件及其制造方法
CN105552178B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN105679900B (zh) 一种氮化镓基发光二极管及其制作方法
CN104821356A (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN104157763A (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN106384771A (zh) AlGaInP基发光二极管外延片、芯片及制备方法
CN208862012U (zh) 一种多量子阱结构及其发光二极管
CN208127229U (zh) 一种氮化物发光二极管

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
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160808

Address after: Su Zhen Xu Feng Cun 322000 Zhejiang city of Yiwu province (Zhejiang four Tatsu tool limited company)

Patentee after: HC semitek (Zhejiang) Co., Ltd.

Address before: 430223 Binhu Road, East Lake New Technology Development Zone, Hubei, China, No. 8, No.

Patentee before: HC SemiTek Corporation