CN105870273B - 一种氮化物发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮化物发光二极管，依次包括衬底，N型氮化物，多量子阱，V形坑，第一AlN/AlxGa1‑xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1‑xN超晶格组成的复合结构，P型氮化物以及P型接触层，所述多量子阱区域的V形坑中沉积第一AlN/AlxGa1‑xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1‑xN超晶格的复合结构，V形坑上下两组AlN/AlxGa1‑xN超晶格结构，将位错阻挡在V形坑中，阻挡其继续往上延伸，有效地减少位错，降低非辐射复合，降低漏电和改善ESD，提升发光效率和发光强度；而两组超晶格结构中间的In量子点/InN量子点组成的混合局域量子态，提升量子阱的量子效应，进一步提升发光效率和发光强度。

Description

一种氮化物发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种氮化物发光二极管。
背景技术
现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因氮化物发光二极管的底层存在缺陷，导致生长量子阱时缺陷延伸会形成V形坑，形成非辐射复合中心，导致电子容易通过V形坑的漏电通道泄漏，形成漏电和非辐射复合，降低发光强度和ESD。
发明内容
本发明的目的是：提供一种氮化物发光二极管，通过在多量子阱区域的V]形坑(V-shape pits) 沉积第一AlN/AlxGa1-xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的复合结构，V形坑上下两组AlN/AlxGa1-xN超晶格结构，将位错阻挡在V形坑中，阻挡其继续往上延伸，有效地减少位错，降低非辐射复合，降低漏电和改善ESD，提升发光效率和发光强度；而两组超晶格结构中间的In量子点和InN量子点组成的混合局域量子态，提升量子阱的量子效应，进一步提升发光效率和发光强度。
一种氮化物发光二极管，依次包括衬底，缓冲层，N型氮化物，多量子阱，V形坑，第一AlN/AlxGa1-xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格组成的复合结构，P型氮化物，以及 P型接触层，其中多量子阱区域的V形坑(V-shape pits)中沉积第一AlN/AlxGa1-xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的复合结构，V形坑上下两组AlN/AlxGa1-xN超晶格结构，将位错阻挡在V形坑中，阻挡其继续往上延伸，有效地减少位错，降低非辐射复合，降低漏电和改善ESD，提升发光效率和发光强度；而两组超晶格结构中间的In量子点和InN量子点组成的混合局域量子态，提升量子阱的量子效应，进一步提升发光效率和发光强度。
进一步地，所述V形坑的第一、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格之间沉积In量子点和InN量子点组成的局域量子态，该量子态可提升多量子阱的量子效应，提升发光效率和发光强度。
进一步地，所述第一AlN/AlxGa1-xN超晶格的厚度为1~100nm，优选厚度为5nm，Al组分x：0<x<1，优选Al组分为0.3。
进一步地，所述第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的厚度为1~100nm，优选厚度为5nm，Al组分x：0<x<1，优选Al组分为0.3。
进一步地，所述第一、二AlN/AlxGa1-xN超晶格的周期为N（N>=1），优选择周期为3对。
进一步地，所述多量子阱区域的V形坑的大小为50~500 nm，优选大小为100nm。
进一步地，所述V形坑中的In量子点尺寸为1~100nm，优选5nm。
进一步地，所述V形坑中的InN量子点尺寸为1~100nm，优选5nm。
进一步地，所述V形坑中的第一、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格形成腔体对In量子点/InN量子点形成包覆，防止量子点析出和扩散，保护量子点的形貌和提升量子效应。
附图说明
图1为本发明实施例的传统氮化物发光二极管的示意图。
图2为本发明实施例的氮化物发光二极管的示意图。
图示说明：100：衬底，101：缓冲层，102：N型氮化物，103：多量子阱，104：第一AlN/AlxGa1-xN超晶格(104a/104b)、In量子点/InN量子点形成的局域量子态(104c)、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格(104d/104e)组成的复合结构，105：P型氮化物，106：P型接触层。
具体实施方式
传统的氮化物发光二极管，因晶格失配和热失配在氮化物生长过程中会形成缺陷，生长多量子阱时该位错会延伸形成V形坑，如图1所示；该V形坑形成非辐射复合中心，导致电子容易通过V-pits的漏电通道泄漏，形成漏电和非辐射复合，降低发光强度和ESD。
为了解决常规的氮化物LED中V形坑形成漏电通道和非辐射复合中心的问题，本发明提出一种氮化物发光二极管，如图2所示，依次包括：衬底100，缓冲层101，N型氮化物102，多量子阱103，第一AlN/AlxGa1-xN超晶格（104a/104b）、In量子点/InN量子点形成的局域量子态(104c)、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格(104d/104e)组成的复合结构104，P型氮化物105以及P型接触层106。
首先，采用MOCVD设备在衬底上依次沉积缓冲层、N型氮化物、多量子阱。多量子阱具有尺寸约100nm的V形坑。然后，在量子阱的V形坑依次沉积第一AlN/AlxGa1-xN超晶格（104a/104b），厚度为5nm，Al组分x为0.3，超晶格周期为3对；接着，沉积In量子点和InN量子点104c的混合量子区域，大小为5nm/5nm，形成局域量子态；再沉积第二AlN/AlxGa1-xN超晶格(104d/104e)，厚度为5nm，Al组分x为0.3，超晶格周期为3对。通过第一AlN/AlxGa1-xN超晶格（104a/104b）、In量子点/InN量子点形成的局域量子态(104c)、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格(104d/104e)组成的复合结构104将位错阻挡在V形坑中，阻止位错继续向P型氮化物延伸。最后，制作P型氮化物105和P型接触层106，形成氮化物发光二极管的外延片。
多量子阱区域的V形坑(V-shape pits)沉积第一AlN/AlxGa1-xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的复合结构，V形坑上下两组AlN/AlxGa1-xN超晶格结构，将位错阻挡在V形坑中，阻挡其继续往上延伸，有效地减少位错，降低非辐射复合，降低漏电和改善ESD，提升发光效率和发光强度；而两组超晶格结构中间的In量子点和InN量子点组成的混合局域量子态，同时，第一、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格形成腔体对In量子点/InN量子点形成包覆，防止量子点析出和扩散，保护量子点的形貌和提升量子效应，进一步提升发光效率和发光强度。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。

Claims (9)

1.一种氮化物发光二极管，依次包括衬底，N型氮化物，多量子阱，V形坑，第一AlN/AlxGa1-xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格组成的复合结构，P型氮化物以及 P型接触层，V形坑中沉积第一AlN/AlxGa1-xN超晶格、In量子点/InN量子点形成的局域量子态、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的复合结构，其中第一AlN/AlxGa1- xN超晶格、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的Al组分x：0<x<1。
2.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑的第一、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格之间沉积In量子点和InN量子点组成的局域量子态，用于提升多量子阱的量子效应，提升发光效率和发光强度。
3.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第一AlN/AlxGa1-xN超晶格的厚度为1~100nm。
4.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第二AlN/AlxGa1-xN超晶格的厚度为1~100nm。
5.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第一、二AlN/AlxGa1-xN超晶格的周期为N和M，其中N>=1，M>=1。
6.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述多量子阱区域的V形坑的大小为50~500 nm。
7.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑中的In量子点尺寸为1~100nm。
8.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑中的InN量子点尺寸为1~100nm。
9.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑中的第一、第二AlN/AlxGa1-xN超晶格形成腔体对In量子点/InN量子点形成包覆，防止量子点析出和扩散，保护量子点的形貌和提升量子效应。
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