CN103779467A - 可提高发光效率的外延PGaN层生长结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的外延P型GaN层生长结构，尤其是一种可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，属于半导体外延结构的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，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P型化合物半导体材料层内生长有P型InGaN-GaN超晶格层。本发明结构紧凑，能显著提高发光效率，工艺方便，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的外延P型GaN层生长结构，尤其是一种可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，属于半导体外延结构的技术领域。
背景技术
近年来，LED厂商一直致力于增强技术研发实力，以提高产品发光效率和降低制造成本。同时，我国LED产业在政策、资金以及市场需求的推动下飞速发展，无论是产值规模还是产业链建设都取得了较好的成绩。但从现阶段来看，LED照明的普及度仍不高，除去生产成本的问题，LED发光利用率仍是制约其不能广泛普及的瓶颈之一。到目前为止，较少有以改善外延生长结构而提升发光效率的相关报道和专利。
目前，最常见的LED外延生长包括在衬底上依次生长半导体发光结构，最基本的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。已有专利表明在有源层上生长电子溢出阻挡层有利于提高发光效率，即便如此，LED的发光利用率还不足一半。对LED行业来说，寻求新结构和优化现有外延生长结构以提高发光效率仍是一项持久战。因此，迫切需要改善现有外延结构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，提供一种可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，其结构紧凑，能显著提高发光效率，工艺方便，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，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P型化合物半导体材料层内生长有P型InGaN-GaN超晶格层。
所述P型化合物半导体材料层的厚度为100~800nm，P型InGaN-GaN超晶格层的厚度为10~300nm。
所述衬底为蓝宝石衬底或氮化镓衬底。所述N型化合物半导体材料层为N型GaN层。所述P型化合物半导体材料层为P型GaN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，降低P层材料的禁带宽度，更利于空穴进入有源区，增加有源层的复合电子数量，提高内量子效率，从而有效地提高LED发光器件的发光效率，对现有生长工艺无冲突，且实施方便，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、6-P型化合物半导体材料层及7-P型InGaN-GaN超晶格层。
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LED发光器件的发光效率，提高发光亮度，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，所述P型化合物半导体材料层6内生长有P型InGaN-GaN超晶格层7。
具体地，衬底1的材料可以选用蓝宝石衬底，或氮化镓等常用的基材，N型化合物半导体材料层3为N导电类型GaN层，有源层4为本结构的发光区域，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， P型化合物半导体材料层6为P导电类型GaN层。新型P型化合物半导体材料层6的总厚度为100~800nm，P型InGaN-GaN超晶格层7的厚度为10~300nm。P型InGaN-GaN超晶格层7两侧均包覆在P型化合物半导体材料层6内。
所述P型InGaN-GaN超晶格层7结构生长使用In源、Si、以及Mg源及其它生长所用气体。其中In的掺杂浓度控制在1%~5%之间，生长总厚度控制在10~200nm之间的范围内。生长工艺条件包括：氮气为10～150升，氨气为10～200升。生长压力在100～500torr，生长温度在500～1200之间。
常见的金属有机化合物气相外延设备即可生长得到本发明结构，所述外延结构适用范围广，常见外延生长光色均可应用。
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，降低P层材料的禁带宽度，更利于空穴进入有源区，增加有源层4的复合电子数量，提高内量子效率，从而有效地提高LED发光器件的发光效率，对现有生长工艺无冲突，且实施方便，结构紧凑，安全可靠。
Claims (5)
1.一种可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，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）；所述有源层（4）上生长有电子溢出阻挡层（5）；其特征是：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），所述P型化合物半导体材料层（6）内生长有P型InGaN-GaN超晶格层（7）。
2.根据权利要求1所述的可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，其特征是：所述P型化合物半导体材料层（6）的厚度为100~800nm，P型InGaN-GaN超晶格层的厚度为10~300nm。
3.根据权利要求1所述的可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，其特征是：所述衬底（1）为蓝宝石衬底或氮化镓衬底。
4.根据权利要求1所述的可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，其特征是：所述N型化合物半导体材料层（3）为N型GaN层。
5.根据权利要求1所述的可提高发光效率的外延PGaN层生长结构，其特征是：所述P型化合物半导体材料层（6）为P型GaN层。
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