CN103236478B - 一种高亮度碳化硅外延发光二极管 - Google Patents

一种高亮度碳化硅外延发光二极管 Download PDF

Info

Publication number
CN103236478B
CN103236478B CN201310064667.3A CN201310064667A CN103236478B CN 103236478 B CN103236478 B CN 103236478B CN 201310064667 A CN201310064667 A CN 201310064667A CN 103236478 B CN103236478 B CN 103236478B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
quantum well
multiple quantum
well layer
light
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
CN201310064667.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103236478A (zh
Inventor
童小春
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.)
Tianmuhu Advanced Energy Storage Technology Research Institute Co., Ltd.
Original Assignee
LIYANG HONGDA MOTORS 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 LIYANG HONGDA MOTORS CO Ltd filed Critical LIYANG HONGDA MOTORS CO Ltd
Priority to CN201310064667.3A priority Critical patent/CN103236478B/zh
Publication of CN103236478A publication Critical patent/CN103236478A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103236478B publication Critical patent/CN103236478B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高亮度碳化硅外延发光二极管，自下往上依次为n型电极（11）、硅衬底（1）、碳化硅外延层（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

一种高亮度碳化硅外延发光二极管
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碳化硅外延发光二极管。
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。
现在较为常见的发光二极管是在蓝宝石衬底上依次形成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。而且，面对日益小型化的电子设备而言，现有的这种结构的发光二极管的发热量日益无法满足小型化电子设备的需求。
与一般的二极管相比，碳化硅(SiC)基二极管的优势在于让设计工程师可以考虑降低电源二极管的最大额定电流，使用尺寸更小的二极管，而不会降低可用功率。在通常配有散热器的大功率电源产品中，新二极管可以使这些器件更小，电源供应更紧凑，功率密度变得更高，可以提高开关频率，使其它元器件如滤波电容和电感变得更小，成本更低廉，功耗更低。碳化硅(SiC)技术之所以能够提供这些优点，是因为在正常导通期间，碳化硅二极管不会累积反向恢复电荷。当一个传统的双极硅二极管关断时，必须在二极管结附近的电荷载流子群之间进行重新整合，以驱散累积的反向恢复电荷。在重新整合期间出现的电流叫做反向恢复电流。当与相关的半导体电源开关上的电压结合时，这个不需要的电流会产生热量，从开关上排散出去。通过消除反向恢复电荷，碳化硅二极管在电路板的功耗比传统二极管低很多，这有助于提高电路板的能效，降低散热量。因而SiC二极管的适用温度范围就会更广。
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，并且考虑到电子设备的小型化，本发明还在提高亮度的基础上，考虑到采用碳化硅作为二极管的外延衬底，从而降低发光二极管的功耗，减少其发热量。
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、硅衬底、碳化硅外延层、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-Al0.05In0.05Ga0.9P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-Al0.05In0.1Ga0.85P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-Al0.05In0.05Ga0.9P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-Al0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成10-20个周期；
其中，交替形成的超晶格结构的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-Al0.05In0.1Ga0.85P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-Al0.05In0.1Ga0.85P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为本发明提出的发光二极管结构示意图。
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11、硅衬底1、碳化硅外延层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-Al0.05In0.05Ga0.9P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-Al0.05In0.1Ga0.85P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。
其中，交替形成的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-Al0.05In0.05Ga0.9P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，然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层上形成n-Al0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成10-20个周期；
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-Al0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层8的具体结构为：先形成p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱，然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层上形成p-Al0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成10-20个周期；
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11、硅衬底1、碳化硅外延层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-Al0.05In0.05Ga0.9P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-Al0.05In0.1Ga0.85P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。
其中，交替形成的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-Al0.05In0.05Ga0.9P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，然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层上形成n-Al0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成15个周期；
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-Al0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层8的具体结构为：先形成p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱，然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层上形成p-Al0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层，以该两层作为一个周期，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，并且能够降低公函。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)

1.一种高亮度碳化硅外延发光二极管，其结构为：自下往上依次为n型电极(11)、硅衬底(1)、碳化硅外延层(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-Al0.05In0.05Ga0.9P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-Al0.05In0.1Ga0.85P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-Al0.05In0.05Ga0.9P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，然后在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层上形成n-Al0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成10-20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-Al0.05In0.1Ga0.85P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，然后在该p-Al0.05In0.1Ga0.85N多量子阱层上形成p-Al0.05In0.1Ga0.85P多量子阱层，以该两层作为一个周期，共形成10-20个周期。
CN201310064667.3A 2013-02-28 2013-02-28 一种高亮度碳化硅外延发光二极管 Active CN103236478B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310064667.3A CN103236478B (zh) 2013-02-28 2013-02-28 一种高亮度碳化硅外延发光二极管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310064667.3A CN103236478B (zh) 2013-02-28 2013-02-28 一种高亮度碳化硅外延发光二极管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103236478A CN103236478A (zh) 2013-08-07
CN103236478B true CN103236478B (zh) 2015-06-10

Family

ID=48884507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310064667.3A Active CN103236478B (zh) 2013-02-28 2013-02-28 一种高亮度碳化硅外延发光二极管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103236478B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044549A (zh) * 1988-12-14 1990-08-08 克里研究公司 碳化硅中形成蓝光发射二极管
CN102738325A (zh) * 2012-07-17 2012-10-17 大连理工常州研究院有限公司 金属基片垂直GaN基LED芯片及其制备方法
CN102751403A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 武汉迪源光电科技有限公司 一种发光二极管的外延结构

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100541104B1 (ko) * 2004-02-18 2006-01-11 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자
US20070187697A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-16 Liang-Wen Wu Nitride based MQW light emitting diode having carrier supply layer
US20120107991A1 (en) * 2010-10-21 2012-05-03 The Regents Of The University Of California Magnesium doping in barriers in multiple quantum well structures of iii-nitride-based light emitting devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044549A (zh) * 1988-12-14 1990-08-08 克里研究公司 碳化硅中形成蓝光发射二极管
CN102751403A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 武汉迪源光电科技有限公司 一种发光二极管的外延结构
CN102738325A (zh) * 2012-07-17 2012-10-17 大连理工常州研究院有限公司 金属基片垂直GaN基LED芯片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103236478A (zh) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100903103B1 (ko) 화합물 반도체를 이용한 발광소자
US20130015465A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
US10069035B2 (en) Light-emitting device and lighting system
CN103594579B (zh) 一种氮化物发光二极管的外延结构
CN105355740A (zh) 发光二极管及其制作方法
CN102751431A (zh) Led芯片及其制备方法
KR20130080300A (ko) 발광소자
CN103178171B (zh) 一种高亮度发光二极管
CN103236478B (zh) 一种高亮度碳化硅外延发光二极管
CN108417680B (zh) 一种电流扩散效率高的半导体led芯片
CN103165770B (zh) 一种台阶结构的高亮度发光二极管的制造方法
CN103165774B (zh) 一种台阶结构的碳化硅外延发光二极管
CN103594591B (zh) 具有透明电极的倒装发光二极管的制造方法
US9269863B2 (en) Light-emitting apparatus
CN103650178A (zh) 半导体发光元件
KR100946102B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자
CN103178172B (zh) 一种台阶结构的高亮度发光二极管
CN103633217B (zh) 发光装置
KR20120063953A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
CN103165769B (zh) 一种发光二极管的制造方法
CN217361628U (zh) 一种抗静电的led芯片
CN103606617B (zh) 具有透明电极的倒装发光二极管
KR20130111031A (ko) 반도체 발광 소자
CN107394021B (zh) 一种增强空穴注入的异质结构led器件
CN205752220U (zh) 一种氮化镓系发光二极管结构

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
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190102

Address after: 213300 Hongkou Road 218, Zhongguancun Science and Technology Industrial Park, Liyang City, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Liyang High-tech Venture Center

Address before: 213300 No. 86 Beimen East Road, Liyang City, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee before: Liyang Hongda Motors Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190311

Address after: 213300 Room 327, Building C, 218 Hongkou Road, Kunlun Street, Liyang City, Changzhou City, Jiangsu Province (in Zhongguancun Science and Technology Industrial Park, Jiangsu Province)

Patentee after: Tianmuhu Advanced Energy Storage Technology Research Institute Co., Ltd.

Address before: 213300 Hongkou Road 218, Zhongguancun Science and Technology Industrial Park, Liyang City, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee before: Liyang High-tech Venture Center

TR01 Transfer of patent right