CN103178171A - 一种高亮度发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管，自下往上依次为n型电极（1）、蓝宝石衬底（2）、低温缓冲层（3）、n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层（4）、交替形成的超晶格结构的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层（5）、p型掺杂的AlGaN层（6）、p型掺杂的Al0.1In0.05Ga0.85N层（7）、交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层（8），透明金属层（9）以及p型电极（10）。

Description

一种高亮度发光二极管
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种高亮度发光二极管。
背景技术
半导体发光二极管应用日益广泛，特别是在照明方面有取代白炽灯和荧光灯的趋势，但是目前还面临一些技术上的问题，特别是光取出效率比较低。这导致了发光二极管的亮度不足等缺陷。
近年来，为了提高发光二极管的亮度，发展了垂直结构的发光二极管，相对于正装结构的发光二极管来说，垂直结构的发光二极管诸多优点。垂直结构发光二极管的两个电极分别处于发光二极管的两侧，电流几乎全部垂直流过外延层，没有横向流动的电流，因此电流分布均匀，产生的热量相对较少。并且由于垂直结构的两个电极处于两侧，因此出光过程中不会受到同侧电极的阻挡，其出光效率更高。
现在较为常见的GaN基发光二极管的结构在蓝宝石衬底上依次具有GaN缓冲层、n型掺杂的GaN层、InGaN/GaN多量子阱、p型掺杂的AlGaN层和p型掺杂的GaN层、n型欧姆接触层，在衬底下具有p型欧姆接触层，这种结构存在以下明显缺点：由于纤锌矿结构的GaN总是沿着[0001]或者[000-1]方向垂直于衬底生长，而这两个方向恰恰是极性轴方向，因此GaN基材料会表现出强烈的晶格极化，这导致InGaN/GaN多量子阱区强烈的极化效应。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提出了一种量子阱材料交替变化的发光二极管结构，通过这种量子阱材料交替变化的结构，增强了对电子和空穴的限制作用，有效提高了发光二极管的发光效率，从而有效提高发光二极管的亮度。
首先对本发明所采用的“上”、“下”进行定义，在本发明中，通过参照附图，本发明所述的“上”为附图中面向附图时垂直向上的方向。本发明所述的“下”为附图中面向附图时垂直向下的方向。
本发明提出的发光二极管结构为：自下往上依次为n型电极、蓝宝石衬底、低温缓冲层、n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层、交替形成的超晶格结构的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层、p型掺杂的AlGaN层、p型掺杂的Al0.1In0.05Ga0.85N层、交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层，透明金属层以及p型电极。
其中，交替形成的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层的具体结构为：先形成n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层，然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层上形成n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成8-15个周期；
其中，交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层的具体结构为：先形成p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层，然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层上形成p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成10-20个周期；
附图说明
附图1为本发明提出的高亮度发光二极管结构示意图。
图2为附图1中的局部放大示意图。
图3为附图1中的局部放大示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1，本发明提出的发光二极管结构为：自下往上依次为n型电极1、蓝宝石衬底2、低温缓冲层3、n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4、交替形成的超晶格结构的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层5、p型掺杂的AlGaN层6、p型掺杂的Al0.1In0.05Ga0.85N层7、交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层8，透明金属层9以及p型电极10。
其中，透明金属层9为ITO层。
参见图2，图2为图1中多量子阱层5的局部放大示意图，其中，交替形成的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层5的具体结构为：先形成n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501，然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501上形成n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层502，以该两层501和502作为一个周期，共形成8-15个周期；
参见图3，与多量子阱层5类似，多量子阱层8同样采用交替形成的结构，该交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层8的具体结构为：先形成p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱801，然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层801上形成p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层802，以该两层801和802作为一个周期，共形成10-20个周期；
实施例2
下面介绍本发明的优选实施例，该优选实施例为本发明提出的发光二极管结构中，亮度最优的结构。
参见图1，本发明提出的发光二极管结构为：自下往上依次为n型电极1、蓝宝石衬底2、低温缓冲层3、n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4、交替形成的超晶格结构的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层5、p型掺杂的AlGaN层6、p型掺杂的Al0.1In0.05Ga0.85N层7、交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层8，透明金属层9以及p型电极10。
其中，透明金属层9为ITO层。
参见图2，图2为图1中多量子阱层5的局部放大示意图，其中，交替形成的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层5的具体结构为：先形成n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501，然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501上形成n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层502，以该两层501和502作为一个周期，共形成10个周期；
参见图3，与多量子阱层5类似，多量子阱层8同样采用交替形成的结构，该交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层8的具体结构为：先形成p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱801，然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层801上形成p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层802，以该两层801和802作为一个周期，共形成15个周期；
至此，上述描述已经详细的说明了本发明的发光二极管结构，相对于现有的发光二极管，本发明提出的结构能够大幅度提高发光亮度。前文的描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明精神的前提下，可对本发明做任何的修改，而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种发光二极管，其结构为：自下往上依次为n型电极（1）、蓝宝石衬底（2）、低温缓冲层（3）、n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层（4）、交替形成的超晶格结构的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层（5）、p型掺杂的AlGaN层（6）、p型掺杂的Al0.1In0.05Ga0.85N层（7）、交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层（8），透明金属层（9）以及p型电极（10）。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：
其中，交替形成的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层（5）的具体结构为：先形成n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层（501），然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层（501）上形成n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层（502），以该两层作为一个周期，共形成8-15个周期，优选为10个周期。
3.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于：
其中，交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层（8）的具体结构为：先形成p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层（801），然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层（801）上形成p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层（802），以该两层作为一个周期，共形成10-20个周期，优选为15个周期。
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