CN102983237A - 具有高亮度高发光效率的外延生长结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高亮度高发光效率的外延生长结构，所述具有高亮度高发光效率的外延生长结构，包括衬底及生长于所述衬底上的半导体发光结构，所述半导体发光结构包括生长于衬底上的缓冲层，所述缓冲层上生长有N型化合物半导体材料层，所述N型化合物半导体材料层上生长有有源层；所述有源层上生长有电子溢出阻挡层，所述电子溢出阻挡层上生长P型化合物半导体材料层。本发明通过电子溢出阻挡层与P型化合物半导体材料层共同阻挡电子的溢出，增加有源区的复合电子数量，从而有效地提高制备得到发光器件的发光效率，提高LED芯片的发光亮度及发光效率，与现有工艺兼容，工艺方便，结构紧凑，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种外延生长结构，尤其是一种具有高亮度高发光效率的外延生长结构，属于半导体外延结构的技术领域。
背景技术
近年来，由于价格优势及相关技术的增长，以LED作为发光光源的产品正逐渐扩大其市场占有率，有逐步取代白炽灯和日光节能灯等传统光源的趋势。但若想真正达到用户的首先光源及发光器件，还需要各企业及研发人员在提升发光效率及降低成本上继续努力。到目前为止，已有方法解决了部分因发光二级管全反射以及媒质自吸收技术带来的光损耗问题，但有关外延生长结构不良所导致的光损耗的解决方法却鲜见报道。
目前LED外延生长包括在衬底材料上依次生成半导体发光结构，常见基本半导体发光结构包括缓冲层、N型化合物半导体材料层、有源层和P型化合物半导体材料层。单一外延结构中的P型化合物结构层对于阻挡电子溢出的效果也是有限的，因此，迫切需要以对现有外延结构的改善来提高有源层的电子复合率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有高亮度高发光效率的外延生长结构，其结构紧凑，提高发光亮度及发光效率，工艺方便，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述具有高亮度高发光效率的外延生长结构，包括衬底及生长于所述衬底上的半导体发光结构，所述半导体发光结构包括生长于衬底上的缓冲层，所述缓冲层上生长有N型化合物半导体材料层，所述N型化合物半导体材料层上生长有有源层；所述有源层上生长有电子溢出阻挡层，所述电子溢出阻挡层上生长P型化合物半导体材料层。
所述电子溢出阻挡层的厚度为10nm~200nm。
所述电子溢出阻挡层为无掺杂的AlGaN和GaN形成的超晶格结构层。
本发明的优点：通过电子溢出阻挡层与P型化合物半导体材料层共同阻挡电子的溢出，增加有源区的复合电子数量，从而有效地提高制备得到发光器件的发光效率，提高LED芯片的发光亮度及发光效率，与现有工艺兼容，工艺方便，结构紧凑，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：1-衬底、2-缓冲层、3-N型化合物半导体材料层、4-有源层、5-电子溢出阻挡层及6-P型化合物半导体材料层。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能够提高发光亮度及发光效率，本发明包括衬底1及生长于所述衬底1上的半导体发光结构，所述半导体发光结构包括生长于衬底1上的缓冲层2，所述缓冲层2上生长有N型化合物半导体材料层3，所述N型化合物半导体材料层3上生长有有源层4；所述有源层4上生长有电子溢出阻挡层5，所述电子溢出阻挡层5上生长P型化合物半导体材料层6。
具体地，衬底1的材料可以选用蓝宝石、氮化镓等采用的材料，N型化合物半导体材料层3为N导电类型GaN层，P型化合物半导体材料层6为P导电类型GaN层。电子溢出阻挡层5的厚度为10nm~200nm，且所述电子溢出阻挡层5为无掺杂的AlGaN及GaN形成的超晶格结构层。
所述超晶格结构层生长使用Al源、Ga源及生长所用其它气体。其中Al的掺杂浓度控制在5%~30%之间，生长总厚度控制在10纳米~200纳米之间的范围内，所述超晶格结构层的生长工艺条件包括氢气0～100升，氮气20～150升；氨气5～100升，生长压力在100～500 Torr，生长温度在500～1000之间。Ga源的掺杂浓度与超晶格结构层的生长总厚度相关。
本发明在衬底1上生在的半导体发光结构可以采用常用的金属有机化合物气相外延设备即可生长得到，所述外延结构适用于蓝光、白光以及紫外外延片的结构。
本发明通过电子溢出阻挡层5与P型化合物半导体材料层6共同阻挡电子的溢出，增加有源区4的复合电子数量，从而有效地提高制备得到发光器件的发光效率，提高LED芯片的发光亮度及发光效率，与现有工艺兼容，工艺方便，结构紧凑，安全可靠。
Claims (3)
1.一种具有高亮度高发光效率的外延生长结构，包括衬底（1）及生长于所述衬底（1）上的半导体发光结构，所述半导体发光结构包括生长于衬底（1）上的缓冲层（2），所述缓冲层（2）上生长有N型化合物半导体材料层（3），所述N型化合物半导体材料层（3）上生长有有源层（4）；其特征是：所述有源层（4）上生长有电子溢出阻挡层（5），所述电子溢出阻挡层（5）上生长P型化合物半导体材料层（6）。
2.根据权利要求1所述的具有高亮度高发光效率的外延生长结构，其特征是：所述电子溢出阻挡层（5）的厚度为10nm~200nm。
3.根据权利要求1所述的具有高亮度高发光效率的外延生长结构，其特征是：所述电子溢出阻挡层（5）为无掺杂的AlGaN和GaN形成的超晶格结构层。
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| CN1925181A (zh) * | 2005-08-29 | 2007-03-07 | 株式会社东芝 | 半导体器件 |
| US20100117061A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Nitride semiconductor device |
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2012
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