CN104538516B - AlGaInP系发光二极管器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AlGaInP系发光二极管器件，依次包括：依次包括：衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、窗口层，所述发光层和P型AlGaInP层之间插入GaP层，进一步地所述P型半导体层中至少插入一GaP层。所述GaP层的插入，能带结构上可以有效阻挡电子向P型层泄漏的同时，增加P型层空穴的浓度，因此，可以有效增加发光层中电子和空穴的复合几率，进而，提高发光二极管器件的发光效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体发光技术领域，尤其涉及一种AlGaInP系发光二极管器件。
背景技术
随着发光二极管（LED）应用的越来越广泛，进一步提高其发光效率已成为业界的研究重点。
传统AlGaInP系发光二极管器件，电子的扩展能力高于空穴，部分电子会向P型层扩散，在传统结构中采用AlInP作为电子阻挡层来限制电子，能带图如图1所示，但是其在阻挡电子的同时，也存在价带偏移ΔEv，形成阻挡空穴注入的势垒，影响空穴的注入浓度，而且采用单层AlInP作为电子阻挡层难免会有部分电子越过，而如果采用较厚或多层AlInP电子阻挡层的话，势必对空穴注入造成更大的影响，进而，影响器件的发光效率。因此，有必要发明一种既可以尽可能多阻止电子扩散又可以同时增加空穴注入浓度的电子阻挡层结构，来进一步提高发光二极管的发光效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种AlGaInP系发光二极管器件及其电子阻挡层结构，可以有效阻挡电子向P型层泄漏的同时增加P型层空穴的浓度，进一步提高发光二极管的发光效率。
本发明的技术方案为：一种AlGaInP系发光二极管器件，依次包括：衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、窗口层，其特征在于：所述发光层和P型AlGaInP层之间插入GaP层，以产生导带偏移ΔEc，形成阻挡电子扩散的势垒。
优选地，所述发光层和P型半导体层之间插入的GaP层的厚度介于0.01和5nm之间。
优选地，所述P型半导体层中至少插入一GaP层，其厚度可介于0.01和5nm之间。
优选地，所述发光层和P型半导体层之间以及P型半导体层中插入的GaP层可为渐变生长，可调制。
优选地，所述P型半导体层中插入GaP层的层数为1~10。
优选地，所述P型半导体层中插入多层GaP层，其厚度沿生长方向相同，或呈升高或降低趋势，或呈正弦、锯齿、矩形、阶梯状分布。
本发明所述的AlGaInP系发光二极管器件，在所述发光层和P型半导体层之间插入GaP薄层，与传统AlGaInP系发光二极管器件采用AlInP作为电子阻挡层相比：一方面，插入GaP薄层作为电子阻挡层，产生导带偏移ΔEc，形成阻挡电子扩散的势垒，能够尽可能多的限制电子向P型层泄漏；另一方面，GaP薄层的价带能级低于P型AlGaInP层，不会造成对空穴的阻挡，同时会增强P型层空穴的浓度，因此可以有效增加发光层中电子和空穴的复合几率，进而，提高发光二极管器件的发光效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为传统AlGaInP系发光二极管中电子阻挡层的能带示意图。
图2为本发明实施例1提供的AlGaInP系发光二极管器件的剖面示意图。
图3为图2所示AlGaInP系发光二极管中电子阻挡层的能带示意图。
图4为本发明实施例2提供的AlGaInP系发光二极管器件的剖面示意图。
图5为本发明实施例2中P型AlGaInP层的剖面示意图。
图中标示：
100：下电极；101：衬底；102：缓冲层；103：布拉格反射层；104：N型AlGaInP层；105：发光层；106：P型AlGaInP层；107：窗口层；108：上电极；109：GaP薄层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明公开的AlGaInP系发光二极管器件的优选实施例进行更详细的描述。
实施例1
如图2所示，一种AlGaInP系发光二极管器件，从下至上依次包括：
（1）一衬底101，可以选用n型GaAs或GaP；
（2）一缓冲层102，该缓冲层生长在衬底101之上，为n型GaAs或GaP层，膜厚为5~500nm；
（3）一布拉格反射层103，该布拉格反射层生长在缓冲层102之上；
（4）一N型AlGaInP层104，该N型AlGaInP层生长在布拉格反射层103之上，膜厚为100~5000 nm，掺杂浓度1×1018 cm-3；
（5） 一发光层105，该发光层生长在N型AlGaInP层104之上，为（（AlxGa1-x）0.5In0.5P/（AlyGa1-y）0.5In0.5P）n量子阱结构，n为1~50；
（6）一P型AlGaInP层106，该P型AlGaInP层在发光层105之上，膜厚为100~5000 nm，掺杂浓度为1×1018 cm-3；
（7）一GaP薄层109，该GaP层生长在发光层105之上和P型AlGaInP层106之下，厚度为0.01~5 nm，可为渐变生长，可调制;
（8）一窗口层107，该窗口层生长在P型AlGaInP层106之上，为P型GaAs或GaP，厚度为100~10000 nm，掺杂浓度为5×1018 cm-3；
（9）一下电极100，该下电极制作在导电型衬底101背面；
（10）一上电极108，该上电极制作在窗口层107之上。
图3显示了上述AlGaInP系发光二极管中电子阻挡层的能带示意图，从图中可看出，在发光层105和P型AlGaInP层106之间插入GaP薄层，从而产生导带偏移ΔEc，形成阻挡电子扩散的势垒，能够尽可能多的限制电子向P型层泄漏，同时GaP薄层的价带能级低于P型AlGaInP层，不会造成对空穴的阻挡，能够有效增强P型层空穴的浓度，因此可以有效增加发光层中电子和空穴的复合几率，进而，提高发光二极管器件的发光效率。
实施例2
如图4所示，一种AlGaInP系发光二极管器件，与实施例1的区别在于，在P型AlGaInP层中至少插入一GaP薄层。
如图5所示，为实施例2中P型AlGaInP层的剖面示意图。该P型AlGaInP层中插入的GaP层的厚度为0.01~5 nm，可为渐变生长，可调制，插入GaP层的层数为1~10，插入的多层GaP层的厚度沿生长方向相同，或呈升高或降低趋势，或呈正弦、锯齿、矩形、阶梯状分布。
在本实施例中，进一步在P型AlGaInP层中插入至少一GaP薄层作为电子阻挡层，可以产生多个导带偏移ΔEc，形成多个阻挡电子扩散的势垒，尽可能多的限制电子向P型层泄漏。
以上表示了本发明的优选实施例，应该理解的是，本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，以上描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种AlGaInP系发光二极管器件，依次包括：衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、窗口层，其特征在于：所述发光层和P型半导体层之间插入GaP层，所述P型半导体层中至少插入一GaP层，所述GaP层的厚度介于0.01和5nm之间，以产生导带偏移ΔEc，形成阻挡电子扩散的势垒。
2.根据权利要求1所述的AlGaInP系发光二极管器件，其特征在于：所述P型半导体层中插入的GaP层为渐变生长。
3.根据权利要求1所述的AlGaInP系发光二极管器件，其特征在于：所述P型半导体层中插入GaP层的层数为1~10。
4.根据权利要求1所述的AlGaInP系发光二极管器件，其特征在于：所述P型半导体层中插入多层GaP层，其厚度沿生长方向相同。
5.根据权利要求1所述的AlGaInP系发光二极管器件，其特征在于：所述P型半导体层中插入多层GaP层，其厚度沿生长方向呈升高或降低趋势。
6.根据权利要求1所述的AlGaInP系发光二极管器件，其特征在于：所述P型半导体层中插入多层GaP层，其厚度沿生长方向呈正弦、锯齿、矩形或阶梯状分布。
7.根据权利要求1所述的AlGaInP系发光二极管器件，其特征在于：所述发光层和P型半导体层之间插入的GaP层为渐变生长。
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