CN110739374B - 一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法和发光二极管 - Google Patents

一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法和发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法和发光二极管,生长方法包括:1)在800‑930℃和200Torr下,向反应设备中通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟,在量子阱发光层上生长第一AlxInyGa1‑x‑yN层后,停止通入所述氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟;2)向反应设备中通入氢气,使第一AlxInyGa1‑x‑yN层转化为第一AlxGa1‑xN层;3)循环执行步骤1)‑步骤2)T次,得到电子阻挡层AlxGa1‑xN;其中,0<x<1,0<y<1,x>y。该方法有助于在对量子阱结构不产生消极影响的基础上生长高质量的电子阻挡层。

Description

一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法和发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法和发光二极管,属于半导体照明技术领域。
背景技术
发光二极管的电极制作过程中,为了提高空穴的注入,防止电子进入P型层,减少漏电,需要在量子阱结构上生长一层AlGaN对电子进行阻挡,即AlGaN电子阻挡层。但是AlGaN生长的过程中,需要高温生长才能达到要求的AlGaN晶体质量。
而高温生长AlGaN结构层时,会对量子阱结构产生影响,例如造成量子阱结构中In分布的不均匀、In析出等问题,改变原有量子阱能级结构,从而会造成LED发光的不均匀以及亮度降低等现象。
发明内容
本发明提供一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法,该生长方法能够在不影响量子阱结构的基础上得到高晶体质量的电子阻挡层。
本发明还提供一种发光二极管,按照上述生长方法得到,因此该发光二极管同时具备高质量的电子阻挡层和量子阱结构,能够在较低的驱动电压下工作且亮度提高。
本发明提供一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法,包括:
1)在800-930℃和200Torr下,向反应设备中通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟,在量子阱发光层上生长第一AlxInyGa1-x-yN层后,停止通入所述氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟;
2)向所述反应设备中通入氢气,使所述第一AlxInyGa1-x-yN层转化为第一AlxGa1-xN层;
3)循环执行步骤1)-步骤2)T次,T≥2,得到电子阻挡层AlxGa1-xN;
其中,0<x<1,0<y<1,x>y。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,步骤1)中,所述第一AlxInyGa1-x-yN层的厚度为1-6nm。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,所述氮气与氨气的流量比为(80-150):(10-20);
所述三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(50-120):(400-550):(50-200)。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,所述氮气与氨气的流量比为105:10;
所述三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(70-100):(450-520):(60-100)。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,步骤2)中,氢气的流量为1-10L/min。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,所述电子阻挡层AlxGa1- xN的厚度为10-200nm。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,所述电子阻挡层AlxGa1- xN的厚度为120-150nm。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,骤1)之前,还包括在衬底上依次生长非掺杂GaN层、N型GaN层以及量子阱发光层。
如上所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其中,步骤3)之后,还包括在所述电子阻挡层上生长P型GaN层。
本发明还提供一种发光二极管,按照上述任一所述发光二极管中电子阻挡层的生长方法得到。
本发明的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,能够在低温下完成高质量电子阻挡层的生长,因此能够在不破坏量子阱结构的前提下对电子实施高效阻挡,提高空穴注入率;
相对于现阶段的发光二极管,本发明的发光二极管具有更加优异的量子阱发光效率和电子阻挡效率,进而能够有效降低驱动电压,提高静电释放ESD和发光亮度。
附图说明
图1为本发明发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法,包括:
1)在800-930℃和200Torr下,向反应设备中通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟,在量子阱发光层上生长第一AlxInyGa1-x-yN层后,停止通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟;
2)向反应设备中通入氢气,使第一AlxInyGa1-x-yN层转化为第一AlxGa1-xN层;
3)循环执行步骤1)-步骤2)T次,T≥2,得到电子阻挡层AlxGa1-xN;
其中,0<x<1,0<y<1,x>y。
本发明对发光二极管的生长设备不进行限制,例如可以是金属有机化学气相沉积设备、分子束外延设备或者氢化物气相外延设备中的一种。
本发明的发光二极管的生长方法主要对电子阻挡层的生长方法进行限定,通过对生长电子阻挡层的反应物和通入反应物的顺序进行限定,从而在低温下完成量子阱发光层上高晶体质量的电子阻挡层的生长。本发明生长电子阻挡层的温度为800-930℃,进一步可以为920℃
步骤1)中,当量子阱发光层生长完毕后,将反应室的温度控制在800-930℃,压力为200Torr,将氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟通入反应室,其中,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟能够分解成各自的原子与N元素发生反应生成金属的氮化物,即在量子阱发光层的表面生长得到第一AlxInyGa1-x-yN层。
当第一AlxInyGa1-x-yN层达到一定的厚度后,可以停止氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的通入。在本发明中,可以控制第一AlxInyGa1-x-yN层为1-6nm。
步骤2)中,维持反应室的温度和压力不变,向反应室中通入氢气,氢气在反应室中会和第一AlxInyGa1-x-yN层发生反应,具体地,会对第一AlxInyGa1-x-yN层中的In原子腐蚀。通入氢气一段时间后,第一AlxInyGa1-x-yN层会转化为第一AlxGa1-xN层。
随后,按照步骤1)-2)的顺序循环执行T次,T至少为2,通常循环次数T以电子阻挡层AlxGa1-xN的厚度确定,得到本发明发光二极管的电子阻挡层AlxGa1-xN。
以下,以T=2为例进行说明。
当完成上述步骤2)后,维持反应室的温度和压力不变,向反应室中再次通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟,在第一AlxGa1-xN层的表面生长得到厚度为1-6nm的第二AlxInyGa1-x-yN层后,停止氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的通入;维持反应室的温度和压力不变,向反应室中通入氢气,氢气会对第二AlxInyGa1-x-yN层中的In原子腐蚀,通入氢气一段时间后,第二AlxInyGa1-x-yN层会转化为第二AlxGa1-xN层;
再次向反应室中通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟,在第二AlxGa1-xN层的表面生长得到厚度为1-6nm的第三AlxInyGa1-x-yN层后,停止氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的通入;维持反应室的温度和压力不变,向反应室中通入氢气,氢气会对第三AlxInyGa1-x-yN层中的In原子腐蚀,通入氢气一段时间后,第三AlxInyGa1-x-yN层会转化为第三AlxGa1-xN层;
上述第一AlxGa1-xN层、第二AlxGa1-xN层、第三AlxGa1-xN层的合并即为电子阻挡层AlxGa1-xN。
利用本发明的生长方法能够在低温(800-930℃)下得到厚度为10-200nm,进一步为120-150nm的高质量的、电子阻挡能力优异的电子阻挡层AlxGa1-xN。
一般的,电子阻挡层AlxGa1-xN在生长时,由于铝原子的反应速度较快,氮化铝AlN晶体一旦形成后不容易在晶体表面进一步迁移和镓原子形成均匀的AlxGa1-xN晶体结构,若要形成晶体质量好的AlxGa1-xN晶体结构需要在较高的反应温度下进行。但是,较高的生长温度会造成量子阱层In的分离以及量子阱能级结构的改变。
而本发明通过引入In原子,克服了在高温下才能得到晶体质量好的AlxGa1-xN晶体结构的技术缺陷,即,能够在低温下完成高质量电子阻挡层AlxGa1-xN的生长。具体地,本发明在生长电子阻挡层AlxGa1-xN时,在800-930℃下引入了In原子,通过In原子的引入能够有效提升氮化铝AlN晶体的迁移,从而生成具有一定厚度的第一AlxInyGa1-x-yN层;随后停止反应物的通入,只向反应室中通入氢气,氢气能够对第一AlxInyGa1-x-yN层中的In原子进行腐蚀,从而将第一AlxInyGa1-x-yN层转化为第一AlxGa1-xN层。通过使步骤1)中的氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓、三甲基铟和步骤2)中的交替注入,不断有第一AlxInyGa1-x-yN层的生成以及第一AlxInyGa1-x-yN层向第一AlxGa1-xN层的转化,最终多层第一AlxGa1-xN层累积合并为本发明的电子阻挡层AlxGa1-xN。
本发明的发光二极管在生长过程中,能够在低温的条件下在量子阱发光层的表面生成高晶体质量的电子阻挡层AlxGa1-xN,克服了现有技术中生长高晶体质量的电子阻挡层必须破坏量子阱结构的技术缺陷,有助于得到既能高效阻挡电子、提高空穴注入效率,又能提升量子阱发光效率的有机发光二极管。
步骤1)中,可以控制氮气与氨气的流量比(L/min)为(80-150):(10-20),三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比(L/min)为(50-120):(400-550):(50-200);进一步,可以控制氮气与氨气的流量比为105:10,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(70-100):(450-520):(60-100)。上述流量比有利于获得较高晶体质量的第一AlxInyGa1-x-yN层。
此外,在步骤2)可以控制氢气的流量为1-10L/min,进一步为10L/min。该流量能够保证在腐蚀第一AlxInyGa1-x-yN层中的In原子时,不对其他原子造成影响。
能够理解的是,在按照上述方法生长电子阻挡层之前,还包括在衬底上依次生长非掺杂GaN层、N型GaN层以及量子阱发光层。其中,生长非掺杂GaN层、N型GaN层以及量子阱发光层的方法可参照本领域现有方法进行。
例如,可以将反应室的温度提高至1050℃左右,压力维持在450torr左右,在氢气气氛的保护下,通入三甲基镓、氮气和氨气,从而生长出未掺入任何杂质的非掺杂层GaN层。随后引入N型杂质在非掺杂层GaN层上生长出N型GaN。之后,在N型GaN层上生长多个量子阱结构,即量子阱发光层。
当电子阻挡层AlxGa1-xN生长完毕后,按照本领常规方法继续在电子阻挡层AlxGa1- xN表面生长P型GaN层,从而得到本发明的发光二极管。
本发明还提供一种发光二极管,该发光二极管通过上述任一所述的生长方法得到。
图1为本发明发光二极管的结构示意图。如图1所示,本发明的发光二极管由下至上依次包括:衬底1、非掺杂GaN层2、N型GaN层3、量子阱发光层4、电子阻挡层AlxGa1-xN5、P性GaN层6。
上述发光二极管的生长过程中,在低温下通过In原子的引入能够有效提升氮化铝AlN晶体的迁移,并最终在量子阱发光层上生成高质量的电子阻挡层AlxGa1-xN。因此,本发明的发光二极管能够在不影响量子阱结构的前提下得到高质量的电子阻挡层AlxGa1-xN,从而有利于提升空穴的注入率,得到驱动电压低、发光亮度优异的发光二极管。
以下,通过具体实施例对本发明的发光二极管的生长方法进行进一步介绍。
实施例1
本实施例的发光二极管按照下述生长方法得到:
1、将蓝宝石(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)衬底放入反应室中,N2:H2:NH3的流量比例为(0:120:0)升/分钟(Standard Liter per Minute,简称SLM),反应室的压力为200托(Torr),将温度升高到1080℃,稳定300秒,对衬底进行高温净化;
2、将温度升高到1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(75:150:56)SLM,反应室的压力控制在450Torr,载盘转速控制在1100转/分,生长1200nm厚度的非掺杂型氮化镓U-GaN层;
3、将温度保持在1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长1000nm厚度的N型氮化镓N-GaN层;
4、将温度控制在750-880℃,N2:H2:NH3的流量比例为(72:0:40)SLM,反应室的压力控制在200Torr,760℃时生长量子阱,860℃时生长量子垒,共13对量子阱发光层;
5、将温度升高到920℃,反应室的压力控制在200Torr,控制N2:H2:NH3的流量比例为(105:0:10)SLM,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为80:480:100,生长Al0.1In0.02GA0.88N层,控制其厚度为4nm,将N2、NH3以及金属源关闭,通入H2,N2:H2:NH3的流量比例为(0:10:0)SLM,时间持续为6秒,此时Al0.1In0.02Ga0.88N中的In被侵蚀掉,剩下AL0.1Ga0.9N晶体层;循环上述步骤30次,最后将Al0.1Ga0.9N的厚度控制在120nm左右;
6、将温度升高到950℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长Mg掺杂P型氮化镓P-GaN层,厚度为200nm,得到本实施例的发光二极管。
对本实施例的发光二极管进行如下测试:
将此发光二极管制作成150μm×240μm芯片,通入30mA的电流,发光波长为455nm,工作电压为3.1V,发光亮度为24mW,ESD2000v通过率98%。
实施例2
1、将蓝宝石(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)衬底放入反应室中,N2:H2:NH3的流量比例为(0:120:0)升/分钟(Standard Liter per Minute,简称SLM),反应室的压力为200托(Torr),将温度升高到1080℃,稳定300秒,对衬底进行高温净化;
2、将温度升高到1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(75:150:56)SLM,反应室的压力控制在450Torr,载盘转速控制在1100转/分,生长1200nm厚度的非掺杂型氮化镓U-GaN层;
3、将温度保持在1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长1000nm厚度的N型氮化镓N-GaN层;
4、将温度控制在750-880℃,N2:H2:NH3的流量比例为(72:0:40)SLM,反应室的压力控制在200Torr,760℃时生长量子阱,860℃时生长量子垒,共13对量子阱发光层;
5、将温度升高到915℃,反应室的压力控制在200Torr,控制N2:H2:NH3的流量比例为(105:0:10)SLM,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为70:500:60,生长Al0.08In0.01Ga0.91N层,控制其厚度为3nm,将N2、NH3以及金属源关闭,通入H2,N2:H2:NH3的流量比例为(0:9:0)SLM,时间持续为5秒,此时Al0.08In0.01Ga0.91N中的In被侵蚀掉,剩下AL0.08Ga0.92N晶体层;循环上述步骤30次,最后将Al0.1Ga0.9N的厚度控制在90nm左右;
6、将温度升高到950℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长Mg掺杂P型氮化镓P-GaN层,厚度为220nm。
对本实施例的发光二极管进行如下测试:
将此发光二极管制作成150μm×240μm芯片,通入30mA的电流,发光波长为455nm,工作电压为3.0V,发光亮度为23.8mW,ESD2000v通过率98%。
实施例3
1、将蓝宝石(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)衬底放入反应室中,N2:H2:NH3的流量比例为(0:120:0)升/分钟(Standard Liter per Minute,简称SLM),反应室的压力为200托(Torr),将温度升高到1080℃,稳定300秒,对衬底进行高温净化;
2、将温度升高到1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(75:150:56)SLM,反应室的压力控制在450Torr,载盘转速控制在1100转/分,生长1200nm厚度的非掺杂型氮化镓U-GaN层;
3、将温度保持在1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长1000nm厚度的N型氮化镓N-GaN层;
4、将温度控制在750-880℃,N2:H2:NH3的流量比例为(72:0:40)SLM,反应室的压力控制在200Torr,760℃时生长量子阱,860℃时生长量子垒,共13对量子阱发光层;
5、将温度升高到915℃,反应室的压力控制在200Torr,控制N2:H2:NH3的流量比例为(105:0:10)SLM,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(90:450:60)SLM,生长Al0.15In0.01Ga0.84N层,控制其厚度为5nm,将N2,NH3关闭,通入H2,N2:H2:NH3的流量比例为(0:10:0)SLM,时间持续为10秒,此时Al0.15In0.01Ga0.84N中的In被侵蚀掉,剩下Al0.15Ga0.85N晶体层;循环上述步骤20次,最后将Al0.15Ga0.85N的厚度控制在100nm左右;
6、将温度升高到950℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长Mg掺杂P型氮化镓P-GaN层,厚度为210nm。
对本实施例的发光二极管进行如下测试:
将此发光二极管制作成150μm×240μm芯片,通入30mA的电流,发光波长为455nm,工作电压为3.1V,发光亮度为25.5mW,ESD2000v通过率99%。
实施例4
1、将蓝宝石(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)衬底放入反应室中,N2:H2:NH3的流量比例为(0:120:0)升/分钟(Standard Liter per Minute,简称SLM),反应室的压力为200托(Torr),将温度升高到1080℃,稳定300秒,对衬底进行高温净化;
2、将温度升高到1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(75:150:56)SLM,反应室的压力控制在450Torr,载盘转速控制在1100转/分,生长1200nm厚度的非掺杂型氮化镓U-GaN层;
3、将温度保持在1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长1000nm厚度的N型氮化镓N-GaN层;
4、将温度控制在750-880℃,N2:H2:NH3的流量比例为(72:0:40)SLM,反应室的压力控制在200Torr,760℃时生长量子阱,860℃时生长量子垒,共13对量子阱发光层;
5、将温度升高到915℃,反应室的压力控制在200Torr,控制N2:H2:NH3的流量比例为(105:0:10)SLM,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(85:460:60)SLM,生长Al0.13In0.01Ga0.86N层,控制其厚度为6nm,将N2,NH3关闭,通入H2,N2:H2:NH3的流量比例为(0:10:0)SLM,时间持续为10秒,此时Al0.13In0.01Ga0.86N中的In被侵蚀掉,剩下Al0.13Ga0.87N晶体层;循环上述步骤20次,最后将Al0.13Ga0.87N的厚度控制在120nm左右;
6、将温度升高到950℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长Mg掺杂P型氮化镓P-GaN层,厚度为200nm。
对本实施例的发光二极管进行如下测试:
将此发光二极管制作成150μm×240μm芯片,通入30mA的电流,发光波长为455nm,工作电压为3.08V,发光亮度为25mW,ESD2000v通过率99%。
实施例5
1、将蓝宝石(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)衬底放入反应室中,N2:H2:NH3的流量比例为(0:120:0)升/分钟(Standard Liter per Minute,简称SLM),反应室的压力为200托(Torr),将温度升高到1080℃,稳定300秒,对衬底进行高温净化;
2、将温度升高到1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(75:150:56)SLM,反应室的压力控制在450Torr,载盘转速控制在1100转/分,生长1200nm厚度的非掺杂型氮化镓U-GaN层;
3、将温度保持在1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长1000nm厚度的N型氮化镓N-GaN层;
4、将温度控制在750-880℃,N2:H2:NH3的流量比例为(72:0:40)SLM,反应室的压力控制在200Torr,760℃时生长量子阱,860℃时生长量子垒,共13对量子阱发光层;
5、将温度升高到915℃,反应室的压力控制在200Torr,控制N2:H2:NH3的流量比例为(105:0:10)SLM,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(120:450:50),生长Al0.25In0.05Ga0.7N层,控制其厚度为4nm,将N2,NH3关闭,通入H2,N2:H2:NH3的流量比例为(0:10:0)SLM,时间持续为10秒,此时Al0.25In0.05Ga0.7N中的In被侵蚀掉,剩下Al0.25Ga0.75N晶体层;循环上述步骤20次,最后将Al0.25Ga0.75N的厚度控制在80nm左右;
6、将温度升高到950℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长Mg掺杂P型氮化镓P-GaN层,厚度为210nm。
对本实施例的发光二极管进行如下测试:
将此发光二极管制作成150μm×240μm芯片,通入30mA的电流,发光波长为455nm,工作电压为3.2V,发光亮度为24.5mW,ESD2000v通过率98%。
实施例6
1、将蓝宝石(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)衬底放入反应室中,N2:H2:NH3的流量比例为(0:120:0)升/分钟(Standard Liter per Minute,简称SLM),反应室的压力为200托(Torr),将温度升高到1080℃,稳定300秒,对衬底进行高温净化;
2、将温度升高到1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(75:150:56)SLM,反应室的压力控制在450Torr,载盘转速控制在1100转/分,生长1200nm厚度的非掺杂型氮化镓U-GaN层;
3、将温度保持在1050℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长1000nm厚度的N型氮化镓N-GaN层;
4、将温度控制在750-880℃,N2:H2:NH3的流量比例为(72:0:40)SLM,反应室的压力控制在200Torr,760℃时生长量子阱,860℃时生长量子垒,共13对量子阱发光层;
5、将温度升高到915℃,反应室的压力控制在200Torr,控制N2:H2:NH3的流量比例为(105:0:10)SLM,三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(90:480:70)SLM生长AL0.15IN0.01GA0.84N层,控制其厚度为4nm,将N2,NH3关闭,通入H2,N2:H2:NH3的流量比例为(0:10:0)SLM,时间持续为10秒,此时Al0.06In0.12Ga0.82N中的In被侵蚀掉,剩下Al0.06Ga0.94N晶体层;循环上述步骤30次,最后将Al0.06Ga0.94N的厚度控制在120nm左右;
6、将温度升高到950℃,N2:H2:NH3的流量比例为(64:120:50)SLM,反应室的压力控制在200Torr,生长Mg掺杂P型氮化镓P-GaN层,厚度为220nm。
对本实施例的发光二极管进行如下测试:
将此发光二极管制作成150μm×240μm芯片,通入30mA的电流,发光波长为455nm,工作电压为3.05V,发光亮度为24.8mW,ESD2000v通过率98%。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,包括:
1)在800-930℃和200Torr下,向反应设备中通入氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟,在量子阱发光层上生长第一AlxInyGa1-x-yN层后,停止通入所述氮气、氨气、三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟;
2)向所述反应设备中通入氢气,使所述第一AlxInyGa1-x-yN层转化为第一AlxGa1-xN层;
3)循环执行步骤1)-步骤2)T次,T≥2,得到电子阻挡层AlxGa1-xN;
其中,0<x<1,0<y<1,x>y;
步骤1)中,所述第一AlxInyGa1-x-yN层的厚度为1-6nm。
2.根据权利要求1所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,所述氮气与氨气的流量比为(80-150):(10-20);
所述三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(50-120):(400-550):(50-200)。
3.根据权利要求2所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,所述氮气与氨气的流量比为105:10;
所述三甲基铝、三甲基镓以及三甲基铟的流量比为(70-100):(450-520):(60-100)。
4.根据权利要求1所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,步骤2)中,氢气的流量为1-10L/min。
5.根据权利要求1-4任一所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,所述电子阻挡层AlxGa1-xN的厚度为10-200nm。
6.根据权利要求5所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,所述电子阻挡层AlxGa1-xN的厚度为120-150nm。
7.根据权利要求5所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,步骤1)之前,还包括在衬底上依次生长非掺杂GaN层、N型GaN层以及量子阱发光层。
8.根据权利要求7所述的发光二极管中电子阻挡层的生长方法,其特征在于,步骤3)之后,还包括在所述电子阻挡层上生长P型GaN层。
9.一种发光二极管,其特征在于,按照权利要求8所述发光二极管中电子阻挡层的生长方法得到。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130040012A (ko) * 2011-10-13 2013-04-23 엘지이노텍 주식회사 발광소자
CN104810451A (zh) * 2015-04-29 2015-07-29 华灿光电(苏州)有限公司 GaN基发光二极管外延片制备方法及制备的外延片
CN105244424A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 湘能华磊光电股份有限公司 一种提高led器件光效的外延生长方法
CN105655455A (zh) * 2016-04-08 2016-06-08 湘能华磊光电股份有限公司 一种提升led光效的外延生长方法
CN106129198A (zh) * 2016-09-20 2016-11-16 湘能华磊光电股份有限公司 Led外延生长方法
CN106229389A (zh) * 2016-08-04 2016-12-14 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种在金属氮化镓复合衬底上制备发光二极管的方法
CN106299038A (zh) * 2015-06-04 2017-01-04 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种制备具有掺杂浓度及Al组分阶梯式变化的p型AlGaN/AlInGaN电子阻挡层近紫外LED的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130040012A (ko) * 2011-10-13 2013-04-23 엘지이노텍 주식회사 발광소자
CN104810451A (zh) * 2015-04-29 2015-07-29 华灿光电(苏州)有限公司 GaN基发光二极管外延片制备方法及制备的外延片
CN106299038A (zh) * 2015-06-04 2017-01-04 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种制备具有掺杂浓度及Al组分阶梯式变化的p型AlGaN/AlInGaN电子阻挡层近紫外LED的方法
CN105244424A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 湘能华磊光电股份有限公司 一种提高led器件光效的外延生长方法
CN105655455A (zh) * 2016-04-08 2016-06-08 湘能华磊光电股份有限公司 一种提升led光效的外延生长方法
CN106229389A (zh) * 2016-08-04 2016-12-14 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种在金属氮化镓复合衬底上制备发光二极管的方法
CN106129198A (zh) * 2016-09-20 2016-11-16 湘能华磊光电股份有限公司 Led外延生长方法

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