CN105789394A - 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 - Google Patents
一种GaN基LED外延结构及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105789394A CN105789394A CN201610248152.2A CN201610248152A CN105789394A CN 105789394 A CN105789394 A CN 105789394A CN 201610248152 A CN201610248152 A CN 201610248152A CN 105789394 A CN105789394 A CN 105789394A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gan
- inalgan
- barrier layer
- type
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 297
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 47
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 230000026267 regulation of growth Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法，包括：提供一衬底，在衬底上生长第一类型外延层；在第一类型外延层上生长量子阱结构层，量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层，调制层为单层InxAlyGa1‑x‑ yN结构或InxAlyGa1‑x‑yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1；在量子阱结构层上生长第二类型外延层。本发明可以改变量子阱结构中位错的延伸方向，提高量子阱的界面质量，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，增加InGaN势阱层和GaN势垒层之间的能带差，提升电子和空穴辐射的复合效率，从而提高LED的内量子效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别是涉及一种GaN基LED外延结构及其制备方法。
背景技术
GaN基LED作为固态光源以其高亮度、高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点成为国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点。LED结构的内量子效率对其亮度和发光效率有着决定性的影响，因此，LED外延片要提高发光效率，最根本的办法就是要提高外延结构的内量子效率，而量子阱的晶体质量对内量子效应的提高尤为重要。
目前，GaN基LED结构中多采用InGaN/GaN多量子阱结构作为发光层，由于InGaN与GaN之间存在较为严重的晶格失配，在接触面存在严重的压电极化；另一方面InGaN和GaN也存在自发极化现象，界面质量很差，导致发光效率低。通常，因为InGaN势阱层材料本身在高温时易分解，所以在InGaN势阱层生长结束后，会先生长一层低温的薄的GaN保护层，然后再生长高温GaN势垒层。但是这种方式对内量子效率的提高仍不明显。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法。
发明内容
本发明针对现有量子阱晶体质量差、内量子效率低的问题，提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种GaN基LED外延结构，包括：
衬底；
第一类型外延层，位于所述衬底上；
量子阱结构层，位于所述第一类型外延层上，所述量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在所述InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层；以及
第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述量子阱结构层包括浅量子阱结构和多量子阱结构，所述浅量子阱结构包括周期层叠的第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层，所述多量子阱结构包括周期层叠的第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层，在所述第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层中间插入第一InAlGaN调制层，或/和所述第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层中间插入第二InAlGaN调制层。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述第一InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述第一InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述第二InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述第二InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
进一步的，在所所述的GaN基LED外延结构中，所述浅量子阱结构由1～30组第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层组成。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述多量子阱结构由5～18组第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层组成。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述GaN基LED外延结构还包括一缓冲层，所述缓冲层位于所述衬底和所述第一类型外延层之间。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述第一类型外延层包括自下至上层叠的未掺杂GaN层和N型GaN层。
进一步的，在所述的GaN基LED外延结构中，所述第二类型外延层包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层。
根据本发明的另一面，本发明还提供一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长第一类型外延层；
在所述第一类型外延层上生长量子阱结构层；所述量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在所述InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层；
在所述量子阱结构层上生长第二类型外延层。
进一步的，在所述的制备方法中，所述量子阱结构层包括浅量子阱结构和多量子阱结构，所述浅量子阱结构包括周期层叠的第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层，所述多量子阱结构包括周期层叠的第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层，在所述第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层之间插入第一InAlGaN调制层，或/和所述第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层之间插入第二InAlGaN调制层。
进一步的，在所述的制备方法中，所述第一InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
进一步的，在所述的制备方法中，所述第一InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
进一步的，在所述的制备方法中，所述第二InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
进一步的，在所述的制备方法中，所述第二InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
进一步的，在所述的制备方法中，所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
进一步的，在所述的制备方法中，所述浅量子阱结构由1～30组第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层组成，所述第一InGaN势阱层厚度为1.0nm～4.0nm，所述第一GaN势垒层厚度为1.0nm～9.0nm。
进一步的，在所述的制备方法中，所述多量子阱结构由5～18组第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层组成，所述第二InGaN势阱层厚度为2.0nm～4.0nm，所述第二GaN势垒层厚度为3.0nm～15.0nm。
进一步的，在所述的制备方法中，所述量子阱结构层生长温度为700℃～900℃。
进一步的，在所述的制备方法中，所述衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
进一步的，在所述的制备方法中，在所述衬底和所述第一类型外延层之间生长一缓冲层，所述缓冲层的材料为GaN、AlN、InAlGaN或AlGaN。
进一步的，在所述的制备方法中，所述第一类型外延层包括自下至上层叠的未掺杂GaN层和N型GaN层，所述未掺杂GaN层和N型GaN层生长温度为800℃～1200℃，所述第一类型外延层厚度为1.5um～4.5um，所述N型GaN层Si掺杂浓度为1e18cm-3～3e19cm-3。
进一步的，在所述的制备方法中，所述第二类型外延层包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型InAlGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述P型电子阻挡层厚度为30nm～80nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～3.5e19cm-3；所述P型GaN层厚度为30nm～150nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～1e20cm-3。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在本发明所述GaN基LED外延结构及其制备方法中，所述量子阱结构层的InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层，与现有技术相比，所述的InAlGaN调制层可以改变量子阱结构中位错的延伸方向，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，增加InGaN势阱层和GaN势垒层之间的能带差，提升电子和空穴辐射的复合效率，从而提高LED的内量子效率。
附图说明
图1为本发明一种GaN基LED外延结构制备方法的流程图；
图2至图4为本发明实施例1的一种GaN基LED外延结构制备方法的各工艺步骤中LED外延结构的示意图；
图5至图6为本发明实施例2的一种GaN基LED外延结构制备方法的各工艺步骤中LED外延结构的示意图；
图7至图8为本发明实施例3的一种GaN基LED外延结构制备方法的各工艺步骤中LED外延结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合流程图和示意图对本发明的LED外延结构及其制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解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，下列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。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，本发明提供一种GaN基LED外延结构，包括：衬底；第一类型外延层；量子阱结构层，量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层；第二类型外延层。所述InAlGaN调制层可以改变量子阱结构中位错的延伸方向，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，增加InGaN势阱层和GaN势垒层之间的能带差，提升电子和空穴辐射的复合效率，从而提高LED的内量子效率。
结合上述核心思想，本发明还提供了一种GaN基LED外延结构的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、提供一衬底；
步骤S2、在衬底上生长第一类型外延层；
步骤S3、在第一类型外延层上生长量子阱结构层；所述量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在所述InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层；
步骤S4、在量子阱结构层上生长第二类型外延层。
以下列举所述GaN基LED外延结构及其制备方法的几个实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
实施例1：
如图1所示，首先，步骤S1，提供一衬底1000，如图2所示。所述衬底1000的材料可以为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
然后，进行步骤S2，在衬底1000上生长第一类型外延层1100，如图2所示。
在实际生产中，根据需要LED外延结构还可以在所述第一类型外延层1100和所述衬底1000之间形成以提高晶格匹配度的缓冲层，缓冲层可以是GaN、AlN、InAlGaN或AlGaN，具体不做限制。所述第一类型外延层1100包括自下至上层叠的未掺杂GaN和N型GaN，所述未掺杂GaN层和N型GaN层生长温度为800℃～1200℃，所述第一类型外延层厚度为1.5um～4.5um，所述N型GaN层Si掺杂浓度为1e18cm-3～3e19cm-3。
接着，进行步骤S3，如图3所示，在所述第一类型外延层上生长量子阱结构层1200。较佳的，所述量子阱结构层1200包括浅量子阱结构1210和多量子阱结构1220，所述浅量子阱结构1210包括1～30组周期层叠的第一InGaN势阱层1211和第一GaN势垒层1212，所述第一InGaN势阱层1211厚度为1.0nm～4.0nm，第一GaN势垒层1212厚度为1.0nm～9.0nm；所述多量子阱结构1220包括5～18组周期层叠的第二InGaN势阱层1221和第二GaN势垒层1222，所述第二InGaN势阱层1221厚度为2.0nm～4.0nm，第二GaN势垒层1222厚度为3.0nm～15.0nm。所述量子阱结构层1200生长温度为700℃～900℃。
在本实施例中，如图3所示，在所述第一InGaN势阱层1211和第一GaN势垒层1212中间插入第一InAlGaN调制层1213，所述第一InAlGaN调制层1213为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1，优选1％≤x≤10％，1％≤y≤10％。所述第一InAlGaN调制层1213的厚度为0.01nm～13.0nm，例如0.1nm、1nm、5nm、10nm。所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
最后，进行步骤S4，如图4所示，在步骤S3的基础上生长第二类型外延层1300，相应地得到LED外延结构如图4所示。所述第二类型外延层1300包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型InAlGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述P型电子阻挡层厚度为30nm～80nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～3.5e19cm-3。所述P型GaN层厚度为30nm～150nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～1e20cm-3。
本实施例的所述第一InAlGaN调制层可以改变浅量子结构中位错的延伸方向，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，从而提高LED的内量子效率。
实施例2：
请参阅图5-图6，其中，在图5-图6中，参考标号表示与图2-图4相同的表述与第一实施方式相同的结构。所述第二实施例的制备方法与所述第一实施例的制备方法基本相同，其区别在于：在步骤S3中，如图5所示，在所述第二InGaN势阱层1221和第二GaN势垒层1222之间插入第二InAlGaN调制层1223。第二InAlGaN调制层1223为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1，优选1％≤x≤10％，1％≤y≤10％。所述第二InAlGaN调制层1223的厚度为0.01nm～13.0nm，例如0.1nm、1nm、5nm、10nm。所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
之后，如图6所示，进行步骤S4，如图5所示，在步骤S3的基础上生长第二类型外延层1300，相应地得到LED外延结构如图6所示。所述第二类型外延层1300包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型InAlGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述P型电子阻挡层厚度为30nm～80nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～3.5e19cm-3。所述P型GaN层厚度为30nm～150nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～1e20cm-3。
本实施例的所述第二InAlGaN调制层可以改变多量子阱结构中位错的延伸方向，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，增加第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层之间的能带差，提升电子和空穴辐射的复合效率，从而提高LED的内量子效率。
实施例3：
请参阅图7-图8，其中，在图7-图8中，参考标号表示与图2-图4相同的表述与第一实施方式相同的结构。所述第三实施例的制备方法与所述第一实施例的制备方法基本相同，其区别在于：在步骤S3中，如图7所示，在所述第一InGaN势阱层1211和第一GaN势垒层1212之间插入第一InAlGaN调制层1213和所述第二InGaN势阱层1221和第二GaN势垒层1222之间插入第二InAlGaN调制层1223，所述第一InAlGaN调制层1213为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，第二InAlGaN调制层1223为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1，优选1％≤x≤10％，1％≤y≤10％。所述第一InAlGaN调制层1213的厚度为0.01nm～13.0nm，例如0.1nm、1nm、5nm、10nm。所述第二InAlGaN调制层1223的厚度为0.01nm～13.0nm，例如0.1nm、1nm、5nm、10nm。所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
之后，如图8所示，进行步骤S4，如图7所示，在步骤S3的基础上生长第二类型外延层1300，相应地得到LED外延结构如图8所示。所述第二类型外延层1300包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型InAlGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述P型电子阻挡层厚度为30nm～80nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～3.5e19cm-3。所述P型GaN层厚度为30nm～150nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～1e20cm-3。
本实施例的所述第一InAlGaN调制层和第二InAlGaN调制层可以改变量子阱结构中位错的延伸方向，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，增加InGaN势阱层和GaN势垒层之间的能带差，提升电子和空穴辐射的复合效率，从而提高LED的内量子效率。
综上，本发明所述的一种GaN基LED外延结构及其制备方法，该发明所述量子阱结构层的InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层，InAlGaN调制层可以改变量子阱结构中位错的延伸方向，降低晶体缺陷，减少内部应力，减小极化效应，增加InGaN势阱层和GaN势垒层之间的能带差，提升电子和空穴辐射的复合效率，从而提高LED的内量子效率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (28)
1.一种GaN基LED外延结构，其特征在于，包括：
衬底；
第一类型外延层，位于所述衬底上；
量子阱结构层，位于所述第一类型外延层上，所述量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在所述InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层；以及
第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上。
2.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述量子阱结构层包括浅量子阱结构和多量子阱结构，所述浅量子阱结构包括周期层叠的第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层，所述多量子阱结构包括周期层叠的第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层，在所述第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层中间插入第一InAlGaN调制层，或/和所述第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层中间插入第二InAlGaN调制层。
3.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述第一InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
4.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述第一InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
5.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述第二InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
6.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述第二InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
7.如权利要求3或5所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，1％≤x≤10％，1％≤y≤10％。
8.如权利要求3或5所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
9.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述浅量子阱结构由1～30组第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层组成。
10.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述多量子阱结构由5～18组第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层组成。
11.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述GaN基LED外延结构还包括一缓冲层，所述缓冲层位于所述衬底和所述第一类型外延层之间。
12.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述第一类型外延层包括自下至上层叠的未掺杂GaN层和N型GaN层。
13.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述第二类型外延层包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层。
14.一种GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长第一类型外延层；
在所述第一类型外延层上生长量子阱结构层；所述量子阱结构层包括周期层叠的InGaN势阱层和GaN势垒层，在所述InGaN势阱层和GaN势垒层中间插入InAlGaN调制层；以及
在所述量子阱结构层上生长第二类型外延层。
15.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述量子阱结构层包括浅量子阱结构和多量子阱结构，所述浅量子阱结构包括周期层叠的第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层，所述多量子阱结构包括周期层叠的第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层，在所述第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层之间插入第一InAlGaN调制层，或/和所述第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层之间插入第二InAlGaN调制层。
16.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第一InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
17.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第一InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
18.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第二InAlGaN调制层为单层InxAlyGa1-x-yN结构或InxAlyGa1-x-yN超晶格结构，其中0≤x，0≤y，x+y≤1。
19.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第二InAlGaN调制层的厚度为0.01nm～13.0nm。
20.如权利要求16或18所述的制备方法，其特征在于，1％≤x≤10％，1％≤y≤10％。
21.如权利要求16或18所述的制备方法，其特征在于，所述InxAlyGa1-x-yN超晶格结构由2～30层组成。
22.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述浅量子阱结构由1～30组第一InGaN势阱层和第一GaN势垒层组成，所述第一InGaN势阱层厚度为1.0nm～4.0nm，所述第一GaN势垒层厚度为1.0nm～9.0nm。
23.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述多量子阱结构由5～18组第二InGaN势阱层和第二GaN势垒层组成，所述第二InGaN势阱层厚度为2.0nm～4.0nm，所述第二GaN势垒层厚度为3.0nm～15.0nm。
24.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述量子阱结构层生长温度为700℃～900℃。
25.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
26.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底和所述第一类型外延层之间生长一缓冲层，所述缓冲层的材料为GaN、AlN、InAlGaN或AlGaN。
27.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述第一类型外延层包括自下至上层叠的未掺杂GaN层和N型GaN层，所述未掺杂GaN层和N型GaN层生长温度为800℃～1200℃，所述第一类型外延层厚度为1.5um～4.5um，所述N型GaN层Si掺杂浓度为1e18cm-3～3e19cm-3。
28.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述第二类型外延层包括自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型GaN层，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型InAlGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述P型电子阻挡层厚度为30nm～80nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～3.5e19cm-3；所述P型GaN层厚度为30nm～150nm，其中，Mg掺杂浓度为5e18cm-3～1e20cm-3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610248152.2A CN105789394A (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610248152.2A CN105789394A (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105789394A true CN105789394A (zh) | 2016-07-20 |
Family
ID=56397961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610248152.2A Pending CN105789394A (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105789394A (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107808910A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-03-16 | 苏州思创源博电子科技有限公司 | 一种led外延结构的制备方法 |
| CN108807613A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-13 | 聚灿光电科技股份有限公司 | Led外延结构及其制备方法 |
| CN109065679A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-21 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
| CN109244202A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 一种含有应变补偿结构的GaN基量子阱LED外延结构 |
| CN109860360A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-06-07 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN109950374A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-28 | 南通大学 | 一种氮化物量子阱结构深紫外发光二极管 |
| WO2019141213A1 (zh) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| CN110911531A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管外延结构及发光二极管 |
| CN110911529A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管外延结构生长方法 |
| CN110993747A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-10 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片 |
| CN111370545A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-03 | 福建兆元光电有限公司 | 一种提升led抗静电性能的外延结构及其制备方法 |
| CN111900237A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-06 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种紫外led芯片及其制作方法 |
| CN113451460A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-09-28 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 发光器件及其制备方法 |
| WO2022099599A1 (zh) * | 2020-11-13 | 2022-05-19 | 苏州晶湛半导体有限公司 | Led器件、led结构及其制备方法 |
| WO2022156047A1 (zh) * | 2021-01-21 | 2022-07-28 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种半导体外延结构及其制作方法、led芯片 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101359710A (zh) * | 2008-09-25 | 2009-02-04 | 上海蓝光科技有限公司 | 一种绿光发光二极管的制造方法 |
| CN103227253A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-31 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种量子阱半导体及其制造方法 |
| CN103227251A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-07-31 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法 |
| US20140361247A1 (en) * | 2012-02-24 | 2014-12-11 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Gallium nitride-based light emitting diode |
| CN104701428A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-10 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种降低led二极管电压的外延方法 |
-
2016
- 2016-04-20 CN CN201610248152.2A patent/CN105789394A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101359710A (zh) * | 2008-09-25 | 2009-02-04 | 上海蓝光科技有限公司 | 一种绿光发光二极管的制造方法 |
| US20140361247A1 (en) * | 2012-02-24 | 2014-12-11 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Gallium nitride-based light emitting diode |
| CN103227253A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-31 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种量子阱半导体及其制造方法 |
| CN103227251A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-07-31 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法 |
| CN104701428A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-10 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种降低led二极管电压的外延方法 |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107808910A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-03-16 | 苏州思创源博电子科技有限公司 | 一种led外延结构的制备方法 |
| WO2019141213A1 (zh) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| CN108807613A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-13 | 聚灿光电科技股份有限公司 | Led外延结构及其制备方法 |
| CN109065679B (zh) * | 2018-06-29 | 2020-05-19 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
| CN109065679A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-21 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
| CN110911531A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管外延结构及发光二极管 |
| CN110911529A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管外延结构生长方法 |
| CN109244202A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 一种含有应变补偿结构的GaN基量子阱LED外延结构 |
| CN109860360A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-06-07 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN109860360B (zh) * | 2018-11-29 | 2020-08-18 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN109950374A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-28 | 南通大学 | 一种氮化物量子阱结构深紫外发光二极管 |
| CN109950374B (zh) * | 2019-04-02 | 2021-04-16 | 南通大学 | 一种氮化物量子阱结构深紫外发光二极管 |
| CN110993747A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-10 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片 |
| CN111370545A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-03 | 福建兆元光电有限公司 | 一种提升led抗静电性能的外延结构及其制备方法 |
| CN111370545B (zh) * | 2020-03-30 | 2021-04-30 | 福建兆元光电有限公司 | 一种提升led抗静电性能的外延结构及其制备方法 |
| CN111900237A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-06 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种紫外led芯片及其制作方法 |
| WO2022099599A1 (zh) * | 2020-11-13 | 2022-05-19 | 苏州晶湛半导体有限公司 | Led器件、led结构及其制备方法 |
| CN113451460A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-09-28 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 发光器件及其制备方法 |
| CN113451460B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-07-22 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 发光器件及其制备方法 |
| WO2022156047A1 (zh) * | 2021-01-21 | 2022-07-28 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种半导体外延结构及其制作方法、led芯片 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105789394A (zh) | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| EP2843714B1 (en) | Semiconductor light emitting device including hole injection layer and method of fabricating the same. | |
| CN102185056B (zh) | 提高电子注入效率的氮化镓基发光二极管 | |
| CN101834248B (zh) | 氮化镓系发光二极管 | |
| CN103681985B (zh) | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 | |
| US9978905B2 (en) | Semiconductor structures having active regions comprising InGaN and methods of forming such semiconductor structures | |
| CN106299052B (zh) | 一种用于LED的GaN外延结构以及制备方法 | |
| JPH11354839A (ja) | ＧａＮ系半導体発光素子 | |
| TWI445204B (zh) | 具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件 | |
| CN107195736B (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法 | |
| CN106415860B (zh) | 氮化物半导体发光元件 | |
| CN106653970A (zh) | 一种发光二极管的外延片及其生长方法 | |
| CN106601885A (zh) | 一种发光二极管的外延结构及其生长方法 | |
| WO2017076116A1 (zh) | 一种led外延结构及制作方法 | |
| US9755111B2 (en) | Active region containing nanodots (also referred to as “quantum dots”) in mother crystal formed of zinc blende-type (also referred to as “cubic crystal-type”) AlyInxGal-y-xN Crystal (y[[□]][≧] 0, x > 0) grown on Si substrate, and light emitting device using the same (LED and LD) | |
| JP2015177025A (ja) | 光半導体素子 | |
| CN106252387A (zh) | 半导体组件 | |
| CN105304778B (zh) | 提高GaN基LED抗静电性能的外延结构及其制备方法 | |
| JPH11354842A (ja) | ＧａＮ系半導体発光素子 | |
| CN105702829A (zh) | 具有p-型欧姆接触层的发光二极管外延结构 | |
| CN108321266A (zh) | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN111554782B (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
| JPH11354840A (ja) | ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途 | |
| CN116779736A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、led | |
| CN109560174A (zh) | 一种led外延结构及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |