CN111108614A - 用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力algainp层 - Google Patents

用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力algainp层 Download PDF

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Abstract

公开了一种发光器件。该发光器件包括电子阻挡层，其中，该电子阻挡层的至少一部分被布置为具有拉伸应力，空穴阻挡层，其中，该空穴阻挡层的至少一部分被布置为具有压缩应力，以及设置在该空穴阻挡层和电子阻挡层之间的有源层。

Description

用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力ALGAINP层
相关申请的交叉引用
本申请要求在2017年7月28日提交的美国专利申请号15/662,952和在2018年1月18日提交的欧洲专利申请号18152290.5的权益，其内容通过引用并入本文。
背景技术
本公开涉及发光器件，并且更特别地涉及用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力AlGaInP层。
发光二极管（“LED”）通常在各种应用中被用作光源。LED的主要功能部分可以是包括相反导电类型（p型和n型）的两个注入层和其中发生载流子注入的用于辐射复合的发光有源层的半导体芯片。注入层以及有源层的组分可以根据期望的波长变化。对于从红色到琥珀色可见波长中的光发射，可以使用来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料。
发明内容
根据本公开的方面，公开了一种发光器件，该发光器件包括电子阻挡层、空穴阻挡层、以及设置在空穴阻挡层和电子阻挡层之间的有源层。发光器件可以由来自（AlxGa1-x）1- yInyP合金体系的材料和/或任何其他合适类型的材料形成。在一些实施方式中，空穴阻挡层的至少一部分可以被布置为具有压缩应力。附加地或可替代地，在一些实施方式中，有源层可以设置有至少一个阱结构，该阱结构包括：被布置为具有拉伸应力的第一阻隔层、被布置为具有拉伸应力的第二阻隔层以及设置在第一阻隔层和第二阻隔层之间的阱层。
附图说明
可以从以下结合附图以示例的方式给出的描述中得到更详细的理解，其中，附图中的相同附图标记表示相同元件，并且在附图中：
图1是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面图；
图2是根据本公开的方面的图1的发光器件的能带图；
图3是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面图；
图4是根据本公开的方面的图3的发光器件的能带图；
图5是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面图；
图6是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面图；并且
图7是根据本公开的方面的发光器件的示例的截面图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述不同发光二极管（“LED”）实施方式的示例。这些示例并不是互相排斥的，并且在一个示例中发现的特征可以与一个或多个其他示例中发现的特征相组合以实现另外的实施方式。因此，将理解的是，附图中示出的示例仅为图示的目的而提供，并且它们不意图以任何方式限制本公开。相同的数字始终指代相同的元件。
将理解的是，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任一组合和全部组合。
将理解的是，当诸如层、区域或衬底的元件被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以是直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，则不存在中间元件。还将理解的是，当元件被称为“连接到另一个元件”或“耦合到另一个元件”时，其可以直接连接到另一个元件或直接耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。将理解的是，这些术语意图涵盖除了附图中描绘的任何取向之外的元件的不同取向。
在本文中，可以使用诸如“在……之下”或“在……之上”或者“在……上方”或“在……下方”或者“水平”或“垂直”的相对术语来描述一个元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系，如图中所图示的那样。将理解的是，这些术语意图涵盖除了附图中描绘的取向之外的器件的不同取向。
III-P族半导体器件，诸如使用（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的那些器件，产生从琥珀色到红色的可见波长（例如~570-680nm）的光。它们的波长范围通过在合金的生长期间调节铝-镓比例来实现。
图1描绘了根据本公开的方面使用（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系生产的发光器件100的示例。该器件100包括衬底110，无应力的空穴阻挡层（HBL）120形成在衬底110上。该衬底110包括吸收砷化镓（GaAs）衬底。空穴阻挡层（HBL）120由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的n型材料形成。在HBL 120上方，形成有源层130。有源层130具有（AlxGa1-x）1-yInyP组分，并且包括布置为形成多个阱结构的多个阻隔层130a和阱层130b。在有源层130上方，形成电子阻挡层（EBL）140。电子阻挡层（EBL）140由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的p型材料形成。接触部150a和150b分别设置在HBL 120和EBL 140上，以提供用于使器件100偏置的装置。
当向器件100施加正向偏压时，载流子注入到有源层130中，在有源层130中，载流子复合并将其多余的能量转换成光。因此，器件100的高效操作取决于将载流子高效注入到有源层130中，以及注入的载流子在有源层130内的高效复合。为了增加载流子复合的效率，有源层130被布置为包括多个阱结构。每个阱结构由夹在两个阻隔层130a之间的阱层130b形成。在一些实施方式中，每个阻隔层130a可以由第一（AlxGa1-x）1-yInP材料形成，并且每个阱层130b可以由第二（AlxGa1-x）1-yInP材料形成。在一些实施方式中，第一（AlxGa1-x）1-yInP材料可以具有在0％至30％（0＜x＜.3）的范围内的铝比例。附加地或可替代地，在一些实施方式中，第二（AlxGa1-x）1-yInP材料可以具有在40％至100％（.4＜x＜1）的范围内的铝比例。
在一些方面中，由阻隔层130a提供的电子的限制量由阻隔层130a和阱层130b之间的导带偏移（CBO）确定。类似地，由阻隔层提供的空穴的限制量由阻隔层130a和阱层130b之间的价带偏移（VBO）确定。为了高效的有源层设计，阻隔层130a和阱层130b之间的CBO必须足够大，以在器件100的高电流注入和高温操作下限制电子。类似地，阻隔层130a和阱层130b之间的VBO必须足够大以在高电流和/或高温操作环境中限制空穴。
在高温和/或高电流操作环境中，尽管有源层130中阱结构的存在，但是载流子可以从有源层130逸出。为此原因，在有源层130的侧面上提供了EBL 140和HBL 120，以补充阻隔层130a的功能并且防止载流子从有源层130溢出。如下面关于图2进一步讨论的，由EBL140提供的电子的限制程度与EBL 140和有源层130内的阱结构之间的CBO成比例。类似地，由HBL 120提供的空穴的限制程度与HBL 120和有源层130的阱结构之间的VBO成比例。
在图1和2的示例中，HBL 120是器件100的下限制层（LCL），并且EBL 140是器件100的上限制层（UCL）。然而，在一些实施方式中，HBL 120可以与器件100的LCL分离。附加地或可替代地，在一些实施方式中，EBL 140可以与器件100的UCL分离。在这种情况下，EBL 和HBL 也可以不掺杂或者与UCL和LCL不同地掺杂。附加地或可替代地，在一些实施方式中，除了EBL 140之外，在UCL中可以存在一个或多个其他层。附加地或可替代地，在一些实施方式中，除了HBL 120之外，在LCL中可以存在一个或多个其他层。此外，注意，器件100不限于上述层，并且可以具有在有源层130之前和之后生长的附加外延层。就这方面而言，HBL 120可以是器件100中除有源层130之外的任何n型层。类似地，EBL 140可以是器件100中除有源层130之外的任何p型层。
图2是器件100的能带图200，其中关于层的相应空间位置绘制了层120-140的价带（Vb）和导带（Cb）能量。导带Cb和价带Vb的能量由层120-140的晶格中的原子的化学键确定。在本示例中，导带Cb由层120-140中的电子的X带和Γ带能量中的最低者定义。
如所图示的，能带图200被分成部分220、230a、230b和240。部分240示出了EBL 140的价带Vb和导带Cb。部分230a示出了阻隔层130a的相应价带Vb和导带Cb。部分230b示出了阱层130b的相应价带Vb和导带。并且部分220示出了HBL 120的导带Cb和价带Vb。图2中也示出了相对于有源区阱材料的EBL 140的导带偏移CBO1和HBL 120的价带偏移VBO1。如上面所指示的，VBO1和CBO1的量级确定了分别由HBL 120和EBL 140提供的有源层130中载流子的限制程度。
导带偏移CBO2和价带偏移VBO2分别是由阻隔层130a和阱层130b形成的阱结构的导带偏移和价带偏移。如所图示的，阱层130b的带隙比阻隔层130a的带隙窄，这允许载流子垂直于晶体生长方向而不是在相同方向上移动。这进而导致阱层130b中更高浓度的电荷载流子的限制和辐射复合的增加的可能性。
如上所指出的，有源层130中的阱结构的CBO2和VBO2的量级确定了由这些结构提供的电荷载流子的限制程度。通常，（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系可用的最大导带偏移为〜196meV，其可以当阱层130b具有0%的铝-比例（x）并且阻隔层130a具有53%的铝-比例（x）时实现。阱层130b中的铝（Al）和镓（Ga）的这种组合提供了〜650-680nm的发射波长。为了实现较短波长的发射，需要增加阱层130b中的铝-比例（x），这可以减少有源层130中的阱结构的导带偏移和价带偏移。带偏移的减少可能对有源层130中的阱结构的电子阻挡和空穴阻挡能力导致严重的劣势。该劣势仅在高注入和高温操作下才增加。
图3描绘了发光器件300的示例，该发光器件300被设计成抵抗与增加的铝含量相关联的劣势中的一些。该器件300包括衬底310、下限制层（LCL）320、有源层330以及上限制层（UCL）340。根据本示例，衬底210包括吸收GaAs衬底。此外，根据本示例，LCL 320、有源层330和UCL 340中的每一个可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成。
在一些方面中，来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料的导带能量被那些材料的铝比例影响。更特别地，对于来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的具有低于53％（0<x<0.53）的铝比例的材料，Γ带是最低的导带，并且合金表现为直接带隙材料。相反，当（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系中的铝比例大于53％（0.53<x<1）时，X带定义了有源层330和有源层330内的各个阱结构以及EBL（或UCL）中的电子的限制。因此，当铝比例大于53％（0.53＜x＜1）时，阻隔层330a和UCL 340中的X带的能级越大，对有源层330以及其内的各个阱结构中的电子的限制越高效。
增加来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料的X带能级的一种方法是在那些材料的晶格中引起拉伸应力。当铟比例为49％（y=0.49）时，对于0>x>1，来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料是与GaAs衬底相匹配的晶格。当铟比例降低到低于49％（0<y<0.49）时，当来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料在GaAs或Si衬底上形成，且对Si晶格和AlGaInP之间的晶格失配进行适当调节时，可以在那些材料中引起拉伸应力。在存在拉伸应力时，材料的Γ带的能量相对于导带边缘以〜85meV/GPa的速率降低，并且X带的能量相对于导带边缘以25meV/GPa的速率增加。X带能量增加的量取决于拉伸应力的量，但受应力材料的临界厚度限制。
器件300包含拉伸应力的电子阻挡层，以实现改进的电子限制。如图3中所图示的，UCL 340包括（p型）拉伸应力电子阻挡层340a和（p型）没有应力的电子阻挡层340b。拉伸应力电子阻挡层340a由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成，并且可以具有小于49％（0＜y＜0.49）的铟比例。百分比小于49％的铟的存在导致电子阻挡层340a的晶格中的拉伸应力的积聚，这进而可以加宽其带隙并且增强其电子阻挡能力。附加地或可替代地，在一些实施方式中，电子阻挡层340a可以包括大于53％（0.53 <x <1）的铝比例。
没有应力的电子阻挡层340b可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成。在一些实施方式中，没有应力的电子阻挡层340b的铟比例（y）可以等于49％（y=0.49），从而导致没有应力的电子阻挡层340b与GaAs衬底310晶格匹配。附加地或可替代地，在一些实施方式中，没有应力的电子阻挡层340b的铝比例（x）可以在40％至100％（.4≤x≤1）的范围内。
转向有源层330，有源层330包括被布置为形成一组阱结构的多个应力阻隔层330a和阱层330b。每个阱结构包括设置在两个应力阻隔层330a之间的阱层330b。如示出的，阻隔层330a中的至少一些包括应力结构330a-1和没有应力的结构330a-2。应力结构330a-1中的每一个可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成，该AlxGa1-x）1-yInyP合金体系具有小于49％（0<y<0.49）的铟比例和大于53％（0.53<x<1）的铝比例。应力结构330a-1中的每一个可以具有小于形成其的材料的临界厚度的厚度，以避免驰豫。每个没有应力的阻隔层结构320a-2可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成，该（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系具有49％（y＝0.49）的铟比例（y）和大于40％（0.4<x<1）的铝比例（x）。如上所讨论的，在阻隔层330a（或其部分）中铟百分比小于49％的存在可以引起阻隔层330a的相应晶格中拉伸应力的积聚，从而加宽它们的带隙并且增强他们的电子阻挡能力。
在一些实施方式中，阻隔层330a中的全部可以具有相同的厚度。附加地或可替代地，在一些实施方式中，阻隔层330a中的至少两个可以具有不同的厚度。在一些实施方式中，阱层330b中的全部可以具有相同的厚度。附加地或可替代地，在一些实施方式中，阱层330b中的至少两个可以具有不同的厚度。就这一方面而言，本公开不限于阻隔层330a和阱层330b的任何特定的绝对或相对物理尺寸。
尽管在本示例中，被描绘为靠近HBL 320b的阻隔层320包括单个没有应力的结构320-1，但是可替代的实施方式是可能的，其中被描绘为靠近HBL 320b的阻隔层320a除了包括没有应力的结构320-1之外还包括一个或多个应力结构。此外，其中阻隔层320a中的每一个由单个应力结构320a-1组成的可替代实施方式是可能的。并且还此外，其中任何数量的应力和/或没有应力的结构存在于阻隔层320a中的任一个中的可替代实施方式是可能的。简而言之，本公开不限于在阻隔层320a中的任一个中发现的结构的数量和/或类型。
如上所讨论的，阻隔层330a中的至少一些和电子阻挡层340a被应力为将电子更好地限制在有源层330和有源层330内的各个阱结构内。然而，单独增加电子限制可能不足以使器件300高效操作。对于高效的器件操作，空穴阻挡可以与在高温和高电流操作下的电子阻挡一样重要。
为了通过HBL的高效空穴阻挡，应当相对于量子阱的价带降低价带的能量以增加VBO1。与电子阻挡相反，可以通过将压缩应力引入到空穴阻挡层的晶格中来实现高效的空穴阻挡。更特别地，（AlxGa1-x）1-yInyP材料中的压缩应力可以通过将铟比例（y）增加到高于49％（0.49 ＜y＜1）来实现。
器件300包含压缩应力的空穴阻挡层（HBL）320b，以实现改进的空穴限制。更特别地，LCL 320层由（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系中的材料形成，并且其包括（n型）没有应力的空穴阻挡层320a和（n型）压缩应力的空穴阻挡层320b。没有应力的空穴阻挡层的铟比例为49％（y＝0.49），这导致没有应力的空穴阻挡层（HBL）320a与GaAs衬底310晶格匹配。压缩应力的HBL 320b的铟比例可以高于49％（0.49＜y＜1），这导致空穴阻挡层320b中的压缩应力的积聚。在一些实施方式中，压缩应力空穴阻挡层的厚度可以低于层材料的临界厚度，以避免可能在晶体中生成缺陷的驰豫。
图4是器件300的能带图400，其中关于层的相应空间位置绘制了层320-340的价带（Vb）和导带（Cb）能量。如所图示的，能带图400包括部分420a、420b、430a、430b、440a和440b。部分440b示出了没有应力的电子阻挡层（EBL）340b的价带Vb和导带Cb。部分440a示出了拉伸应力电子阻挡层（EBL）340a的价带Vb和导带Cb。部分430a示出了应力阻隔层330a的相应价带Vb和导带Cb。部分430b示出了阱层330b的相应价带Vb和导带Cb。部分420b示出了应力空穴阻挡层（HBL）320b的价带Vb和导带Cb。并且部分420a示出了没有应力的空穴阻挡层320a的价带Vb和导带Cb。
在图3和4的示例中，层320-340由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成。更特别地，应力阻隔层结构330a-1和电子阻挡层340a均由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成，在该（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系中，材料的铝比例超过53％（0.53<x<1），并且铟比例低于49％（0<y<0.49）。层330a和340a中多于53%的铝的存在导致那些层的导带Cb由其X带的能量来定义，而作为结果，层中少于49％的铟的存在，在层的晶格中引入拉伸应力，并且导致其X带能量相对于导带增加。如上所指出的，应力阻隔层结构330a-1和电子阻挡层340a的X带能量的增加加宽了它们相应的带隙并且增强了它们的电子阻挡能力。
在能带图400的部分440a和430a中图示了应力阻隔层结构330a-1的X带能量的增加。这些部分中的每一个示出了X带能量中的尖峰，该尖峰在能带图200的部分240a和230b中不存在。值得注意的是，如示出的，X带能量中的尖峰中的每一个都是由相应的应力阻隔结构330a-1的存在所导致。将回顾的是，能带图200的部分240和230b示出了没有应力的阻隔层120a和没有应力的电子阻挡层（EBL）140的X带能量，而部分440a和430a示出了拉伸应力阻隔层结构330a-1和拉伸应力电子阻挡层（EBL）340a的X带能量。因此，部分440a和430a图示了当在来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料中引起拉伸应力时生成的X带能量（并且因此的导带能量）的增加。如上所指出的，当在GaAs衬底上生长层330a和340a时，通过将它们的铟比例保持低于49％（0＜y＜0.49）而引起阻隔层结构330a-1和电子阻挡层340a的拉伸应力。
而且，图4中示出的是应力电子阻挡层440a的导带偏移CBO1和应力阻隔层结构330a-1的导带偏移CBO2。如所图示的，应力电子阻挡层440a和应力阻隔层结构330a-1的X带能量的增加增加了它们相应的导带偏移，从而增强了它们防止电子从有源层330和有源层330内各个阱结构逸出的能力。
在图3和4的示例中，应力空穴阻挡层320b由来自其中铟比例高于49％（0.49＜y＜1）的（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成。铟比例的增加高于49％在空穴阻挡层320b的晶格中引起压缩应力，这进而导致其价带能量Vb降低。价带能量相对于量子阱的价带边缘的降低在能带图400的部分420b中图示出。如在部分420b中所图示的，压缩应力的HBL 320b的价带能量相对于没有应力的HBL 320a的价带能量向下突出。这与能带图200的部分220相反，能带图200示出了HBL 120的价带的能量缺乏在部分420b中可见的能量降。如上讨论的，空穴阻挡层320b的价带能量的降低增强了其空穴阻挡能力，从而使器件300更适合在高温和/或高电流应用中使用。
而且，图4中示出的是应力空穴阻挡层320b的价带偏移VBOs。如所图示的，空穴阻挡层320b的价带能量的降低导致增加的价带偏移，以及防止空穴从有源层330溢出的增强的能力。
简而言之，在图3和4的示例中，器件300是通过沿着垂直于衬底平面的轴线在衬底310上外延生长层320a-340b形成的发光器件，该轴线从衬底平面朝着层340延伸。层320a-340b中的每一个特征在于相应的厚度，该厚度是该层沿生长轴的宽度。在图3和4的示例中，衬底310包括GaAs衬底。HBL 320a形成在衬底310上方，包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料，其中（0.4＜x＜1.00）并且（y＝0.49）。在一些实施方式中，HBL 320b可以具有在0-1000nm的范围内的厚度。HBL 320b形成在HBL 320a上方，并且包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料，其中（0.4＜x＜1.00）并且（0.49＜y＜0.7）。在一些实施方式中，HBL 320b可以具有在0-1000nm的范围内的厚度。在一些实施方式中，HBL 320b的厚度可以低于形成其的材料的临界厚度，以避免驰豫。
阻隔层330a形成在HBL 320b上方并且可以具有1-1000nm范围内的厚度。阻隔层330a中的每一个可以包括一个或多个应力结构330a-1和/或一个或多个没有应力的结构330a-2。每个应力结构330a-1可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成，在该AlxGa1-x）1-yInyP合金体系中，材料的铝比例超过53％（0.53<x<1），并且铟比例低于49％（0<y<0.49）。应力结构的厚度可以低于形成应力结构的材料的临界厚度，以避免驰豫。每个没有应力的阻隔层结构330a-2可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料形成，其中（y＝0.49）并且（0.4＜x＜1）。此外，如上所指出的，阻隔层330a中的任一个可以包括一个或多个应力结构。应力层可以包括跨应力层的不同量的应力或分级应力的多层。阱层330b与阻隔层330a交替以形成多个阱结构。阱层330b中的任一个可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料，其中（0＜x＜0.3）并且（0＜y＜0.49）。在一些实施方式中，阱层330b中的任一个可以具有在1-100nm范围内的厚度。
EBL 340a形成在阻隔层330a和阱层330b上方，并且可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料，其中（0.53<x<1.00）并且（0.2<y<0.49）。在一些实施方式中，EBL 340a可以具有在0-1000nm范围内的厚度。在一些实施方式中，EBL 340a的厚度可以在形成EBL340a的材料的临界厚度内，以避免驰豫。EBL 340b形成在EBL 340a上方，并且包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料，其中（0.40＜x＜1.00）并且（y＝0.49）。在一些实施方式中，EBL 340b可以具有0-1000nm范围内的厚度。
在本示例中，层320a-b是器件300的下限制层（LCL）的一部分，并且层340a-b是器件300的上限制层（UCL）的一部分。然而，在一些实施方式中，层320a-b和340a-b中的任一个可以与器件300的LCL和UCL分离。尽管在本示例中，空穴阻挡层320a-b被形成为比电子阻挡层340a-b更靠近衬底310，但是可替代的实施方式是可能的，其中电子阻挡层340a-b被形成为比空穴阻挡层320a-b更靠近衬底310。附加地或可替代地，在一些实施方式中，层320a-b中的任一个可以是器件300的UCL的一部分，并且层340a-b中的任一个可以是器件300的LCL的一部分。
此外，应当注意的是，上述厚度范围、铝比例和铟比例仅作为示例提供。此外，应当注意的是，可替代的实施方式是可能的，其中省略了上面讨论的层中的一个或多个。这种实施方式的非限制性示例在下面关于图5-7被进一步讨论。
图5描绘了根据本公开的方面的发光器件500的示例。如所图示的，器件500包括衬底510、（n型）空穴阻挡层（HBL）520、有源层530、（p型）电子阻挡层（EBL）540以及分别在EBL540和HBL 520上形成的接触部550a和550b。衬底510可以包括GaAs衬底或任何合适类型的衬底。HBL 520形成在衬底510上方，并且其晶格可以被压缩应力。HBL 520可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料和/或任何合适类型的材料。当HBL 520包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料时，层520的铟比例可以超过49％（0.49<y），这导致HBL520的晶格中压缩应力的积聚。在一些实施方式中，压缩应力的HBL的厚度可以低于层的材料的临界厚度，以避免可能在晶体中生成缺陷的驰豫。
有源层530形成在HBL 520上方。有源层530可以由具有（AlxGa1-x）1-yInyP组分的材料和/或任何其他合适类型的材料形成。在本示例中，有源层530具有均质的结构，但是其中有源层530的结构是异质的可替代实施方式是可能的。电子阻挡层（EBL）540形成在有源层530上方。EBL 540可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料和/或任何其他合适类型的材料。尽管在本示例中，EBL 540具有均质的结构，但是其中EBL 540的结构是异质的可替代实施方式是可能的。尽管在本示例中，EBL 540是没有应力的，但是其中在EBL 540的晶格中引起拉伸应力的可替代实施方式是可能的。
图6描绘了根据本公开的方面的发光器件600的示例。如图示的，器件600包括衬底610、（n型）空穴阻挡层（HBL）620、有源层630、（p型）电子阻挡层（EBL）640以及分别在EBL640和HBL 620上形成的接触部650a和650b。衬底610可以包括GaAs衬底或任何其他合适类型的衬底。空穴阻挡层（HBL）620形成在衬底610上方。HBL 620可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料和/或任何其他合适类型的材料形成。尽管在本示例中，HBL 620具有均质结构，但是其中HBL 620具有异质结构的可替代实施方式是可能的。尽管在本示例中，HBL620是没有应力的，但是其中HBL 620的晶格被引起具有压缩应力的可替代实施方式是可能的。有源层630形成在HBL 620上方，并且其可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料和/或任何其他合适类型的材料形成。电子阻挡层（EBL）640形成在有源层630上方。电子阻挡层（EBL）640可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料和/或任何其他合适类型的材料。尽管在本示例中，EBL 640具有均质的结构，但是其中EBL 640的结构是异质的可替代的实施方式是可能的。尽管在本示例中EBL 640是没有应力的，但是其中在EBL 640的晶格中引起拉伸应力的可替代实施方式是可能的。
根据图6的示例，有源层630包括被布置为形成多个阱结构的多个阻隔层630a和多个阱层630b。每个阱结构可以包括设置在两个应力阻隔层630a之间的阱层630b。阻隔层中的每一个可以由来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的具有低于49％（0＜y＜0.49）的铟比例的材料和/或任何其他合适类型的材料形成。如上所讨论的，在阻隔层630a的组分中少于49％的铟的存在可能导致拉伸应力在它们相应的晶格中积聚，这进而可以加宽阻隔层630a的带隙并且增强它们的电子阻挡能力。尽管在本示例中，阻隔层630a中的每一个包括单个应力结构，但是其中阻隔层630a中的每一个包括应力结构和没有应力的结构两者的可替代实施方式是可能的。
图7描绘了根据本公开的方面的发光器件700的示例。如图示的，该器件700可以包括衬底710、（n型）空穴阻挡层（HBL）720、有源层730、（p型）拉伸应力电子阻挡层（EBL）740以及分别在EBL 740和HBL 720上形成的接触部750a和750b。
衬底710可以包括GaAs衬底或诸如例如Si衬底的任何合适类型的衬底。HBL 720形成在衬底710上方，并且其可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料和/或任何合适类型的材料。有源层730形成在空穴阻挡层上方。有源层730可以由具有（AlxGa1-x）1-yInyP组分的材料和或任何其他合适类型的材料形成。在本示例中，有源层730具有均质的结构，但是其中有源层730的结构是异质的可替代实施方式是可能的。EBL 740形成在有源层730上方。EBL 740可以包括来自（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的材料，该（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系具有大于53％（0.53<x<1）的铝比例和小于49％（0<y<0.49）的铟比例。如上所讨论的，EBL 740的组分中小于49%的铟的存在可能导致拉伸应力在其晶格中的积聚，这进而可以增强其电子阻挡能力。尽管在本示例中，EBL 740具有均质的结构，但是其中EBL 740的结构是异质的可替代实施方式是可能的。
图1-7仅作为示例提供。关于这些附图所讨论的元件中的至少一些可以以不同顺序布置、组合和/或完全省略。将理解的是，在本文中描述的示例的提供以及措词为“诸如”、“例如”、“包括”、“在一些方面中”、“在一些实施方式中”等的分句不应被解释为将所公开的主题限制为具体的示例。
尽管遍及本公开提供的实例，以（AlxGa1-x）1-yInyP合金体系的上下文中进行了描述，但是应当注意，本公开内容不仅限于该体系。此外，尽管在以上示例中，空穴阻挡层比电子阻挡层更靠近衬底，但是其中电子阻挡层比空穴阻挡层更靠近衬底生长的可替代实施方式是可能的。
在详细描述了实施例后，本领域技术人员将认识到，在给出本公开的情况下，可以作出修改而不偏离本文描述的发明概念的精神。特别地，本文描述的不同器件的不同特征和部件可以在其他器件中的任一个中使用，或者特征和部件可以从器件中的任一个省略。在一个实施例的上下文中描述的结构的特征可以适用于任何实施例。因此，并不意图将说明书的范围限制于所图示和所描述的特定实施例。
尽管上面以特定组合描述了特征和元件，但是本领域的普通技术人员将认识到，每个特征或元件可以被单独使用，或者可以以与其他特征和元件的任何组合被使用。另外，本文描述的方法可以在被并入在计算机可读介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以供计算机或处理器执行。计算机可读介质的示例包括电子信号（通过有线或无线连接传输）和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器件、磁性介质（诸如内部硬盘和可移动盘）、磁光介质以及光学介质（诸如CD-ROM盘和数字通用盘（DVD））。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：
电子阻挡层，其中所述电子阻挡层的至少一部分被布置为具有拉伸应力；
空穴阻挡层，其中所述空穴阻挡层的至少一部分被布置为具有压缩应力；以及
有源层，设置在所述空穴阻挡层和所述电子阻挡层之间。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述空穴阻挡层具有表示为（AlxGa（1-x））1- yInyP的组分，其中0.4≤x≤1且0.49≤y≤0.7。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述电子阻挡层由来自AlGaInP体系的第一材料形成，并且所述空穴阻挡层由来自AlGaInP体系的第二材料形成，所述第二材料具有比所述第一材料更大的铟比例。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中：
所述空穴阻挡层包括第一n型层和第二n型层，
所述第一n型层是没有应力的，并且
所述第二n型层是压缩应力的。
5.根据权利要求4所述的发光器件，其中，所述第一n型层具有表示为（AlxGa（1-x））1-yInyP的组分，其中0.4≤x≤1且y＝0.49。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述空穴阻挡层具有表示为（AlxGa（1-x））1- yInyP的组分，其中0.4≤x≤1且0.49≤y≤0.7。
7.一种发光器件，包括：
电子阻挡层；
空穴阻挡层，其中，所述空穴阻挡层的至少一部分被布置为具有压缩应力；以及
有源层，设置在所述空穴阻挡层和所述电子阻挡层之间，所述有源层包括被布置为具有拉伸应力的第一阻隔层、被布置为具有拉伸应力的第二阻隔层、以及设置在所述第一阻隔层和所述第二阻隔层之间的阱层。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述电子阻挡层具有表示为（AlxGa（1-x））1- yInyP的组分，其中0.4＜x＜1且0.2＜y＜0.7。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中：
所述电子阻挡层包括第一p型层和第二p型层，
所述第一p型层是没有应力的，并且
所述第二p型层被布置为具有拉伸应力。
10.根据权利要求1所述的发光器件，还包括GaAs衬底，其中：
所述空穴阻挡层、所述电子阻挡层以及所述有源层形成在所述GaAs衬底的相同侧上，并且所述空穴阻挡层、所述电子阻挡层以及所述有源层中的每一个由来自AlGaInP体系的相应材料形成。
11.一种发光器件，包括：
电子阻挡层，其中所述电子阻挡层的至少一部分被布置为具有拉伸应力；
空穴阻挡层，其中所述空穴阻挡层的至少一部分被布置为具有压缩应力；以及
有源层，形成在所述空穴阻挡层和所述电子阻挡层之间，所述有源层包括至少一个阱结构，所述阱结构包括被布置为具有拉伸应力的第一阻隔层、被布置为具有拉伸应力的第二阻隔层、以及设置在所述第一阻隔层和所述第二阻隔层之间的阱层，
其中，所述电子阻挡层是所述发光器件的上限制层和所述发光器件的下限制层中的一个的一部分，并且
其中，所述空穴阻挡层是所述发光器件的上限制层和所述发光器件的下限制层中的另一个的一部分。
12.根据权利要求11所述的发光器件，其中，所述空穴阻挡层具有表示为（AlxGa（1-x））1- yInyP的组分，其中0.4＜x＜1且0.49＜y＜0.7。
13.根据权利要求11所述的发光器件，其中：
所述空穴阻挡层包括第一n型层和第二n型层，
所述第一n型层是没有应力的，
所述第二n型层是压缩应力的，并且
所述第一n型层具有表示为（AlxGa（1-x））1-yInyP的组分，其中0≤x≤1且0.49≤y≤1。
14.根据权利要求11所述的发光器件，其中，所述电子阻挡层具有表示为（AlxGa（1-x））1- yInyP的组分，其中0.4≤x≤1且0.2≤y≤0.7。
15.根据权利要求11所述的发光器件，其中，所述电子阻挡层包括第一没有应力的p型层和被布置为具有拉伸应力的第二p型层。
16.一种发光器件，包括：
电子阻挡层，所述电子阻挡层的至少一部分被布置为具有拉伸应力；
空穴阻挡层，包括第一没有应力的n型层和被布置为具有压缩应力的第二n型层；以及
有源层，形成在所述空穴阻挡层和所述电子阻挡层之间，
其中，所述第一n型层由来自AlGaInP体系的第一材料形成，所述第二n型层由来自AlGaInP体系的第二材料形成，所述第二材料具有比所述第一材料更大的铟比例。
17.根据权利要求16所述的发光器件，其中，所述第二n型层比所述第一n型层位于更靠近所述有源层，并且所述第二材料的铟比例大于0.49。
18.根据权利要求16所述的发光器件，其中，所述第二n型层具有小于与所述第二材料相关联的临界厚度的厚度。
19.根据权利要求16所述的发光器件，其中，所述电子阻挡层包括第一没有应力的p型层和被布置为具有拉伸应力的第二p型层。
20.一种发光器件，包括：
电子阻挡层；
空穴阻挡层，所述空穴阻挡层包括第一没有应力的n型层和被布置为具有压缩应力的第二n型层；以及
有源层，形成在所述空穴阻挡层和所述电子阻挡层之间，所述有源层包括至少一个阱结构，所述阱结构包括被布置为具有拉伸应力的第一阻隔层、被布置为具有拉伸应力的第二阻隔层、以及设置在所述第一阻隔层和所述第二阻隔层之间的阱层，并且所述第一阻隔层和所述第二阻隔层具有表示为（AlxGa（1-x））1-yInyP的组分，其中0.4<x<1且0<y<0.49，
其中，所述第一n型层由来自AlGaInP体系的第一材料形成，所述第二n型层由来自AlGaInP体系的第二材料形成，所述第二材料具有比所述第一材料更大的铟比例。
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