CN112313805A - 用于氮化物基发光器件中的空穴注入的异质隧穿结 - Google Patents

用于氮化物基发光器件中的空穴注入的异质隧穿结 Download PDF

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Abstract

提供具有多量子阱(MQW)pin二极管结构的发光器件以及制造和使用该器件的方法。该发光器件包括：作为空穴注入体的隧穿异质结；n型接触部；和设置在隧穿异质结和n型接触部之间的发光活性区。该隧穿异质结有助于在偏压下的带间隧穿空穴注入，由此p型III族氮化物半导体的价带中的电子直接隧穿到n型掺杂半导体的导带中，从而在p型III族氮化物中产生空穴。

Description

用于氮化物基发光器件中的空穴注入的异质隧穿结
关于政府权利
本发明是利用DOD/DARPA授予的HR0011-15-2-0002下的政府支持做出的。政府拥有本发明中的某些权益。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月5日提交的美国专利申请号15/945,947的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
背景技术
蓝色发光二极管(LED)是现代的节能环保照明的关键，并已允许开发一系列前沿应用，例如节能屏幕、蓝光刻录机用激光以及激光打印机。LED的每流明成本在过去十年中迅速下降。但是，在进一步提高它们的发光效率和功率输出的努力中，研究人员遇到了“效率骤降”的难以捉摸的问题，即，效率随着注入电流密度的增加而降低，这严重阻碍了每流明成本的降低。非辐射俄歇复合过程和电子溢流已被确确定是效率下降的主要来源。俄歇复合和电子泄漏均与量子阱(QW)内的载流子分布密切相关，因为俄歇复合速率取决于n2p(n>>p，这是蓝色LED中的情形，其中n和p分别是电子和空穴的浓度)，并且由于载流子不平衡和QW内复合不足因而发生电子。
将该问题回溯到材料生长方法和器件外延层设计时，发现两个因素是造成QW中载流子限制无效和空穴浓度不足的主要原因。一个因素是III-氮化物半导体因其纤锌矿晶体结构而沿c向的固有的强烈极化诱发内部电场。QW内的相关电子-空穴波函数空间失配可能导致辐射复合率降低。另一个因素是由于Mg掺杂挑战导致空穴向活性区中的注入不良，以及p-GaN和AlGaN电子阻挡层(EBL)中的空穴迁移率低。因此，为了缓解该骤降效果，研究人员采取了两条主要途径：在QW内的极化作用抑制；以及向活性区的空穴注入增强。关于极化场工程设计，采用的方法包括半极性或n极性GaN和量子势垒/阱结构组合操纵。然而，与常规的c平面LED结构相比，这些半极性或n极性平面晶片的生长以及随后的制造工艺带来了相当大的复杂性。关于空穴注入问题，提出的方法包括在QW中进行掺杂和厚度工程设计，空穴储库的插入，以及EBL的设计。尽管这些方法已通过百分比显示出缓解的骤降效果，但是p-GaN或p-AlGaN的掺杂限制仍然是实现高效率的根本障碍。已经存在关于使用n+/p+GaN同质结或p+GaN/InGaN/n+-GaN极化结作为空穴隧穿供应层的报道。这些结提供增加的载流子注入效率以及因此增强的光学性能。然而，由于铟含量的大变化，这种方法使晶体材料的生长过程复杂化，并且需要对重度掺杂的p+和n+GaN层进行严格的掺杂控制。
发明概述
提供具有多量子阱pin二极管结构的发光器件以及制造和使用该器件的方法。该发光器件包括：作为空穴注入体的隧穿异质结；n型接触部；和设置在隧穿异质结和n型接触部之间的发光活性区。
发光器件的一个实施方案包括异质结，该异质结包括：空穴注入层，其包含单晶或多晶n型掺杂的半导体材料，其中该单晶或多晶n型掺杂的半导体材料不是III族氮化物半导体材料；和包含p型掺杂的III族氮化物的p型层。该器件还包括n型接触部和活性区，该活性区包含设置在异质结的p型层和n型接触部之间的本征半导体材料。该活性区包括多量子阱结构，该多量子阱结构包含交替的III-V族氮化物势垒层和III-V族氮化物量子阱层。
该发光器件的一些实施方案还包括设置在空穴注入层与p型层之间的量子隧道层，该量子隧道层包含无机材料，该无机材料的带隙比n型掺杂的半导体材料和p型掺杂的III族氮化物的带隙更宽。
在发光器件的一些实施方案中，p型III族氮化物是p型GaN，并且在发光器件的一些实施方案中，n型掺杂的半导体材料包含n型掺杂的IV族半导体，例如n型掺杂的硅。
通过阅读以下附图、详细描述和所附权利要求，本发明的其它主要特征和优点对于本领域技术人员将变得清楚。
附图简述
在下文中将参考附图描述本发明的说明性实施方案，其中相同的标号表示相同的元件。
图1A是具有n+Si/GaN空穴注入隧穿结的LED的示意图。图1B是常规LED结构的示意图。图1C示出了图1A中的LED的能带结构。图1D示出了图1B中的LED的能带结构。以箭头表示跨量子阱的电子和空穴电流。在Si和GaN之间形成的隧穿异质结被遮蔽。
图2示出了具有Si NM空穴注入体的LED的制造工艺流程。图幅(a)是通过ALD沉积有0.5nm Al2O3的InGaN/GaN晶片的示意图。图幅(b)是在Si NM转移、随后退火之后的结构的截面图。图幅(c)是转移后晶片表面的显微镜图像。图幅(d)是截面图。图幅(e)是在阴极台面刻蚀和欧姆金属接触形成之后的器件的显微镜图像。图幅(f)是截面图。图幅(g)是阳极金属沉积和分离后的显微镜图像。图幅(h)是具有SiO2平坦化和金属互连的最终结构。
图3A示出了具有0.1至50A/cm2的电流密度的参比LED的测量电致发光(EL)光谱。图3B示出了具有n+Si/GaN结且电流密度为0.1至50A/cm2的LED的测量EL。
图4A示出了参比LED和具有Si/GaN异质结的LED的电压对电流密度的关系。图4B示出了光输出功率。图4C描绘了外部量子效率(EQE)。根据0.1至50A/cm2的电流密度进行测量。
图5A示出了对于参比LED和具有n+-Si NM/p-GaN结的LED的跨LED结构的空穴浓度的电模拟。图5B示出了QW内的空穴浓度的放大图。图5C的坐标图示出了参比LED和具有n+-Si NM/p-GaN结的LED的电子电流泄漏。
图6A的示意图显示了包括n+-Si/p-GaN结的LED的截面图。图6B示出在正向偏压(100mA/cm2)下的LED结构的相关能带排列。
图7A示出跨n-Si/p-GaN/MQWs/n-AlGaN结构在热平衡下的能带排列，其中示出了费米能级。图7B是在100mA/cm2的电流注入下UV LED结构内的载流子分布的图。
图8示出在n-Si/p-GaN异质结中沿着跨结距离的隧穿率。
图9A描绘了LED器件的模拟电流-电压特性。图9B示出了该器件的测量电流-电压曲线。图9C示出了对于具有n+Si/p-GaN结的LED器件测量的EL光谱。
发明详述
提供具有多量子阱(MQW)pin二极管结构的发光器件以及制造和使用该器件的方法。该发光器件包括：作为空穴注入体的隧穿异质结；n型接触部；和设置在隧穿异质结和n型接触部之间的发光活性区。
该发光器件的隧穿异质结由以下构成：包含重度n型掺杂的非III族氮化物半导体的空穴注入层和包含重度p型掺杂的III族氮化物半导体(例如p型掺杂的GaN(p-GaN))的p型层。可以使用薄膜转移和键合工艺来制造隧穿异质结，该工艺可允许独立于p型层的III族氮化物材料并且独立于器件活性区的本征半导体材料来选择所述n型空穴注入层的材料。
隧穿异质结有利于在偏压下的带间隧穿空穴注入，由此p型III族氮化物半导体的价带中的电子直接隧穿到n型掺杂半导体的导带中，从而在p型III族氮化物中产生空穴，所述空穴被注入到器件的活性MQW区域。相对于不包括隧穿异质结但具有相当结构的发光器件，本发明的发光器件能够提供更高的空穴注入效率，因此能够提供改善的器件性能。
任选地，n型掺杂的非III族氮化物半导体和p型掺杂的III族氮化物半导体被量子隧道层隔开。如果存在，则量子隧道层由带隙比空穴注入层材料和p型层III族氮化物材料的带隙更宽的无机材料形成。如本文所用，量子隧道层的特征在于其由适当的材料制成并且足够薄以至于它能够充当电子和/或空穴的隧穿层。也就是说，与典型的电介质不同，它允许电子和空穴都通过它，经由量子隧穿从半导体材料的第一层到第二层。因此，由于金属会阻挡空穴的通过，因此金属不是用于量子隧道层的合适材料。然而，各种各样的非金属无机材料都能满足这些标准。量子隧道层的无机材料可以是以其本体形式作为电介质但足够薄以使其不再充当电绝缘体的材料。无机层还在隧穿异质结的层之间提供一种“胶粘剂”。另外，无机层可以防止半导体材料从隧穿异质结的相邻层相互扩散。这避免形成不需要的、居间的、交叉污染的半导体界面层。
无机材料的居间层提供的另一个优点是，它可以钝化与其接触的半导体材料层的表面，使得悬空键和界面态最小化或消除。该特性之所以有用，是因为当直接键合两种非晶格匹配的单晶材料时，在两种材料之间形成的化学键会产生大量的界面态。这些界面态阻止两种材料形成理想的整流结。但是，当插入无机材料时，两种材料被物理分隔。如果该层足够薄并且具有化学钝化所述材料的能力，则界面态的数量可以减少到使得电子和空穴都能有效地隧穿该层的水平。
本征活性区包括MQW结构，该MQW结构包含交替的势垒层和量子阱层，两者均由III-V族氮化物半导体组成。在MQW结构中，通过量子约束将电荷载流子约束在夹在“势垒”材料层之间的“阱”材料的薄层中。活性区可以进一步包括下间隔层和上间隔层，在它们之间设置MQW结构。对于被设计为发射紫外线和深紫外线的活性区，阱层可以包含高铝含量的AlGaN。例如，可以使用AlxGa1-xN，其中x为至少0.5或至少0.8。
可以是发光器件的一部分的其它组件是通常纳入此类器件中的那些组件，包括衬底、缓冲层、熔覆层、反射器、电极和电互连。例如，器件可以进一步包括与隧穿异质结和n型接触部电连通的电极，以及被配置为跨器件的活性区施加电压的电压源。
LED是可以包括MQW pin二极管结构的发光器件的示例。在图1A中提供了示出LED的一个实施方案的截面图的示意图。该LED包括衬底(在该示例中为图案化的蓝宝石衬底(PSS))和包含电子注入层的n型接触部，该电子注入层包含n型掺杂半导体材料(在该示例中为n-GaN)。如果衬底是在其上外延生长电子注入层的生长衬底，则该结构可以进一步包括缓冲层，以促进电子注入层的半导体材料在衬底材料上方的外延生长。在电子注入层上设置包含MQW结构的活性区，该MQW结构包括交替的势垒层和阱层。隧穿异质结结构设置在该MQW结构上，并且包括设置在p型层(在该示例中为p-GaN)和空穴注入层(在该示例中为n-Si)之间的量子隧道层(在该示例中为Al2O3)。尽管在该图中未示出，但是LED可进一步包括在空穴注入层上的电流扩展层。
激光器也是可以包括MQW pin二极管结构的发光器件的示例。例如，MQW pin二极管结构也可以纳入边缘发射激光器中。边缘发射激光器包括衬底和n型接触部，该n型接触部包含由n型掺杂半导体材料构成的电子注入层。下熔覆层设置在电子注入层上。包含MQW结构的活性区设置在下熔覆层上，而上熔覆层设置在MQW活性区上方。在发光器件的该实施方案中，隧穿异质结设置在上熔覆层之上。阳极和阴极分别与空穴注入层和电子注入层电连通。
在图2中示意性地示出了形成发光器件的方法的一个实施方案。图2中的图幅(a)示出了一种异质结构，该异质结构包括：衬底(PSS)，缓冲层(GaN)，n型掺杂电子注入层(n-GaN)，MQW活性区(3nm/6nm GaN/InGaN的8个双层)，和p型层(p-GaN)。可以使用现有的外延生长技术制造该异质结构，例如分子束外延(MBE)。在p型层的上表面上沉积量子隧道层(Al2O3)(图幅(a))。可以使用例如原子层沉积(ALD)来沉积量子隧道层。量子隧道层的厚度典型仅需为与其结合的半导体材料层的表面的均方根(rms)粗糙度的量级。举例说明，在一些实施方案中，量子隧道层的厚度在约0.5至约10nm的范围内。这包括厚度在约0.5至约5nm或约0.5至约3nm范围内的实施方案。由于量子隧道层的厚度在原子尺度上可能不均匀，因此该层的厚度对应于跨异质结构的键合界面的层的平均厚度。
一旦形成量子隧道层，就可以在其上表面上放置一个预先形成的单晶n型掺杂半导体材料(称为半导体纳米膜(NM)，在该示例中其为Si NM)的薄层以提供空穴注入层，如图2的图幅(b)所示。如实施例中所示，这可以使用NM转移和键合工艺来实现。可以通过退火来增强单晶n型掺杂半导体材料的转移层与量子隧道层之间的键合。接下来，刻蚀阴极台面穿过该异质结构向下至n型掺杂电子注入层(图幅(d))，并且使用例如金属化来沉积阴极(图幅(d))。然后使用例如金属化将阳极沉积在单晶n型掺杂半导体材料上(图幅(f))。
将预先形成的单晶n型掺杂半导体层转移到量子隧道层上(或者，如果不存在量子隧道层，则转移到p型III族氮化物上)的方法可以从绝缘体上半导体衬底开始进行，该衬底包括操作晶片(如Si操作晶片)、掩埋氧化物层和n型掺杂单晶半导体的薄层，例如单晶n型Si、n型Ge或n型SiGe的薄层。从该结构中选择性地除去掩埋氧化物层。例如，这可以通过如下方式进行：形成穿过单晶半导体薄层的孔(孔口)的阵列，然后选择性地化学刻蚀掉通过孔口暴露的掩埋氧化物层。这些孔口可以规则地间隔或随机地间隔。作为结果，单晶半导体的薄层沉降到下面的操作晶片上。然后将主体材料(如橡皮图章)压在单晶半导体释放层的上表面上，该单晶半导体粘附到主体材料并从操作晶片剥离。在随后的步骤中，使单晶半导体的释放层与量子隧道层或p型掺杂的III族氮化物层接触并转移到其上。可以在转移和键合之前或之后掺杂单晶层。然后除去主体材料。在美国专利公开号2016/0204306中可以找到对这种类型的转移和键合工艺的更详细的描述。
将单晶n型掺杂半导体层转移到p型层的量子隧道层上的替代性方法是使用晶片键合，然后进行氢注入，以便在半导体材料中产生分裂平面——有时被称为Smart Cut的技术。在Bruel等人，Proceedings 1995IEEE International SOI Conference，178(1995)中可以找到Smart Cut工艺的描述。在该技术中，在诸如半导体晶片的n型掺杂半导体衬底中形成掩埋的氢注入层。氢注入层的深度将决定要转移的单晶n型掺杂半导体层的厚度。一旦经由氢注入形成分裂平面，衬底的表面就与先前生长的异质结构上的量子隧道层或p型III族氮化物层接触。然后在氢注入层处分裂衬底，并除去衬底的本体。任选地，可以使用转移后化学机械抛光来使单晶n型掺杂半导体层变薄。
作为单晶硅的替代，可以将多晶硅用作空穴注入层。可以使用例如低压化学气相沉积(LPCVD)在量子隧道层上沉积多晶硅的薄膜。
使用转移和键合工艺或LPCVD制造的异质结的相邻层不具有外延结构。如本文所用，术语“外延结构”是指如下结构：其中上方层的晶体学取向由其下方层的晶体学取向确定(匹配)，使得两层至少在其界面的区域内具有相同的晶体学取向。这样的外延结构可以包括由两种材料之间的晶格失配引起的界面处的应变和应力，甚至可以包括错配位错。与这种外延结构相反，本异质结中的非外延层具有独立于(例如，不同于)它们的相邻层的晶体学取向。这样，不具有外延结构的层没有晶格失配引起的应变或应力和晶格失配引起的错配位错。实际上，为隧穿异质结的n型掺杂空穴注入层和p型层所选择的半导体材料可具有晶格常数失配，该晶格常数失配将使得它们不适合外延生长——即使在存在中间缓冲层的情况下也是如此。
在一些实施方案中，量子隧道层的无机材料是氧化物。在这样的实施方案中，氧化物可以包括金属氧化物、半导体元素的氧化物或准金属元素的氧化物，由其组成或基本上由其组成。可以在金属氧化物量子隧道层中使用的氧化物的实例包括但不限于能够经由原子层沉积(ALD)沉积的那些。此类金属氧化物的实例包括氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)和二氧化硅(SiO2)。在一些实施方案中，存在于氧化物中的金属、半导体元素或准金属元素不同于与它们接触以及它们位于其间的其它半导体层中的任何金属、半导体元素或准金属元素。在隧穿异质结中，量子隧道层的无机氧化物不是空穴注入层的单晶n型半导体材料的自然氧化物；它也不是p型层的p型半导体(例如，p-GaN)的自然氧化物。(如本文所用，术语自然氧化物是指由于在含氧环境中的材料氧化而在半导体材料上整体形成的氧化物。例如，SiO2是Si的自然氧化物)。
在其它实施方案中，量子隧道层的无机材料是氮化物。在这样的实施方案中，氮化物可以包括金属氮化物、半导体元素的氮化物或准金属元素的氮化物，由其组成或基本上由其组成。可以在氮化物量子隧道层中使用的氮化物的实例包括但不限于能够经由原子层沉积(ALD)沉积的那些。这种氮化物的例子包括氮化铝、氮化硅和氮化钛。在一些实施方案中，存在于氮化物中的金属、半导体元素或准金属元素不同于与它们接触以及它们位于其间的半导体层中的任何金属、半导体元素或准金属元素。
在一些实施方案中，量子隧道层包括两个或更多个子层，每个子层包含无机材料，然而，前提是子层的总组合厚度仍然足够低以允许穿过该层的电子和孔隧穿。例如，在包含多个无机氧化物子层的量子隧道层中，可以选择无机氧化物使得一种氧化物钝化两种相邻半导体材料中的一种，而另一种氧化物钝化两种相邻半导体材料中的另一种。
因为空穴注入层不是从p-GaN层外延生长的，所以空穴注入层不必是III-V族半导体。因此，用于空穴注入层的单晶或多晶半导体材料可以独立地选自各种n型掺杂的半导体,包括n型掺杂的IV族半导体和n型掺杂的II-VI族半导体。IV族半导体包括单质半导体(例如，Si、Ge和C，包括金刚石)，以及合金和化合物半导体(例如，SiGe:C、SiGe、SiGeSn和SiC)。
空穴注入层的半导体材料是重度掺杂的。通常，需要简并掺杂水平，使得该材料比半导体更像金属。举例来说，空穴注入层的半导体可以具有至少1×1019cm-3的n型掺杂剂浓度。
p型层的半导体材料由p型掺杂的III族氮化物半导体(例如，Mg掺杂的GaN)或另一种p型掺杂的III-V族氮化物构成，其提供导电路径。像空穴注入层的半导体材料一样，p型层的半导体材料是重度掺杂的并且可以是简并掺杂的。然而，p型层的掺杂剂浓度可以低于空穴注入层的掺杂剂浓度。举例说明，p型层的半导体可以具有至少1×1019cm-3的掺杂剂浓度。
构成活性区的半导体材料层(例如MQW结构的阱层和势垒层以及任何分隔层)，电子注入层的n型掺杂半导体材料，以及任选的任何缓冲层和/或衬底可包含III-V族半导体。该III-V族半导体包括二元、三元和更高阶的化合物半导体。III-V族半导体的实例包括GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN和InAlN。
构成器件的半导体材料层的厚度将取决于预期的发光器件应用。然而，举例来说，在器件的一些实施方案中，单晶材料的一些层或全部层的厚度不大于约1000nm。如果电荷注入层和/或掺杂的接触层的半导体材料吸收在活性区的发射波长范围内的辐射，则限制这些材料的厚度是有利的。例如，这些掺杂半导体层的厚度可为100nm或更小，包括50nm或更小、20nm或更小以及10nm或更小的厚度。
发光器件发射的辐射的波长将取决于在活性区中使用的半导体材料。例如，通过适当的材料选择，发光器件可被配置为在电磁光谱的以下区域内发射：紫外线区域(UV；波长从～100至400nm，包括波长低于250nm的深紫外线(DUV)，例如在220至240nm的范围内)区域和/或可见光区域(vis；波长从400至780nm，包括波长在430至470范围内的蓝光)。举例说明，设计为在约220至240nm的波长范围内发光的发光器件可采用具有MQW结构的活性区，该结构包括单晶高铝含量的AlGaN量子阱层和单晶AlN势垒层的交替层。可以在n型AlGaN电子注入层上方外延生长该活性区。设计为发射蓝光的发光器件可以采用具有MQW结构的活性区，该结构包括单晶InGaN量子阱层和单晶GaN势垒层的交替层。可以在n型GaN电子注入层上方外延生长该活性区。
实施例
实施例1：
在该实施例中，证实在Si/GaN隧穿异质结中通过采用重度n掺杂的Si NM作为空穴注入层而实现的增强的空穴注入，以及发光效率的改善。制造了包括n-Si NM空穴注入体的LED结构，并在电学和光学方面进行表征，并与具有常规结构的参比器件进行比较。发现与参比LED器件相比，在光学性能方面，具有n-Si/GaN隧穿异质结的LED结构在相同的注入电流(50mA/cm2)下的光输出功率和外部量子效率(EQE)提高52％。提供了LED结构的能带排列以及QW内的空穴密度的模拟以及相关的电子泄漏电流，以证明更高的空穴注入效率。
实验与结果
在图1A和图1B中分别示出了改进的LED结构和基于InGaN/GaN的参比LED器件的示意图。通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)在(0001)平面的图案化的蓝宝石衬底(PSS)上生长InGaN/GaN LED外延晶片。首先生长GaN缓冲层。然后生长600nm的Si掺杂GaN n-型接触层，掺杂浓度为1×1019cm-3。随后生长八周期的In0.2Ga0.8N/GaN MQW活性区，其量子阱/势垒厚度为3nm/6nm。最后，以5×1019cm-3的掺杂浓度生长50nm的Mg掺杂GaN层p型层。使用RCA清洗，通过湿法化学清洗步骤处理该外延晶片。对于顶部上具有Si NM空穴注入层的结构，在进行Si NM转移之前，将0.5nm厚的Al2O3层沉积在GaN基LED外延结构上。所得结构的示意性截面图示于图2的图幅(a)中。
在图1C和1D中分别示出了在正向偏压下的两个LED结构的相关的能带排列。对于参比LED，电子和空穴从n-GaN和p-GaN层注入到活性MQW区中。由于p-GaN中的自由空穴少于n-GaN中的电子，因此向QW中的注入速率不平衡，从而导致电子跨LED溢流到p侧，并在活性区内发生不期望的非辐射复合。对于具有n+-Si/p-GaN隧穿异质结的LED，在界面处发生带间隧穿空穴注入。图1C示出p-GaN层的价带向上移动以与n+Si层的导带对齐。发现了一个宽度为2～4纳米的准三角形耗尽区，这取决于p-GaN层的掺杂浓度(Si的掺杂浓度>>GaN)和施加的偏压。因此，发生直接隧穿，其中在p-GaN价带中的电子穿过能带能隙隧穿到n+-Si的导带中。由于大量电子从p-GaN流出，因此在p-GaN区内以相同数量产生空穴(其为电子空位)并最终注入QW区。空穴隧穿几率越高，产生的空穴越多，并且MQW活性区内的空穴密度越高。
图2中描绘了LED的制造过程。Si NM制备开始于绝缘体上硅(SOI)(Si/掩埋的氧化物(box)＝205nm/400nm)晶片，其顶部Si表面已通过干法氧化而被氧化，直到仅25nm厚的Si层保留。随后进行离子注入，以在n-Si层中实现9.0×1019cm-3的掺杂浓度。通过光刻对减薄的Si NM进行图案化，然后释放并转移印刷到已通过ALD沉积在外延LED叠层的p-GaN上的Al2O3层上。n-Si NM的转移使用PDMS弹性压模进行。使用集成有充氮手套箱的Ultratech/Cambridge Nanotech Savannah S200 ALD系统实施ALD。将转移后的Si NM和器件在600℃退火以提高它们的键合强度。该器件的横截面示意图和后Si NM转移表面的显微镜图像分别示于图2的图幅(b)和(c)中。阴极台面通过光刻进行图案化，并使用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀至n-GaN层。然后，在台面区域内图案化阴极电极，并使用电子束蒸发沉积Ti/Al/Ti/Au(10/100/10/200nm)作为阴极金属，如图2的图幅(d)中以及图2的图幅(e)中的显微镜图像中所示。Ni/Au(5nm/5nm)电流扩展层沉积在改进LED的顶部Si NM和参比LED的p-GaN接触层上。然后对阳极电极进行图案化，并用Ni/Au(10/300nm)作为阳极金属进行沉积，如图2的图幅(f)和(g)所示。阴极和阳极电极均在600℃下退火30s，然后使用ICP工艺分离LED。LED制造过程以互连工艺而完成，该互连工艺包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)600nm的SiO2层，然后沉积Ti/Al/Ti/Au(20/1000/20/200nm)互连电极，如图2的图幅(h)所示。
对于参比LED和具有n+Si/GaN隧穿异质结的改进LED所测量的电致发光(EL)光谱分别示于图3A和3B中。该器件的相应显微镜图像包括在每个图的插图中。为了进行光学测量，将LED安装并用Al引线键合在插座上，然后在校准的积分球中进行测量。不使用热管理或光提取装置。随着驱动电流密度从0.1增加到50A/cm2，EL峰强度单调增加，并且观察到波长的蓝移，这归因于由于QW内的载流子浓度增加所致的能带填充和极化屏蔽效应。与参比LED相比，包括Si NM的LED结构表现出改善的EL强度，特别是在高电流注入范围内。
对参比LED和Si NM/GaN异质结LED的电学特性进行研究。图4A绘制了两种器件的电流-电压特性。与参比LED相比，对于相同的电流注入，发现隧穿结的纳入已诱导出额外的正向电压。获得了光输出功率和外部量子效率(EQE)作为电流密度的函数，分别示于图4B和图4C中。光功率和EQE的提高是如下的直接证据：受益于纳入重度掺杂Si NM的空穴注入增加，和由此所致的向活性区中的空穴注入增加。此外，EQE峰值强度向n-Si/p-GaN LED的更高电流密度的移动也表明，基于ABC速率方程模型，空穴和电子之间的平衡得到改善，假设总载流子产生率是非辐射复合率(Shockley-read-hall)、辐射复合率和俄歇非辐射复合率之和，它们分别与载流子密度的平方和立方关系呈线性(参见，例如Yang-SeokYoo等人，Effective suppression of efficiency droop in GaN-based light-emitting diodes:role of significant reduction of carrier density and built-in field,Sci.Rep.6,34586；doi:10.1038/srep34586(2016)。)
为了更好地理解由于纳入n-Si NM/p-GaN隧穿异质结而引起的空穴注入增强的物理机理，Silvaco进行了数值模拟。在模拟中，将n-SiNM层的自由空穴浓度设置为8.8×1019cm-3，并且将p-GaN层的自由空穴浓度设置为5×1018cm-3(假设p-GaN的载流子活化率为10％)。由于材料缺陷和载流子的屏蔽作用，采用的极化标度为0.4(例如参见，Modeling ofpolarization effects on n-GaN/i-InGaN/p-Gan solar cells with ultrathin GaNinterlayers,Optical and Quantum Electronics 45(7)July 2013.)。将Si中的空穴和电子的有效质量分别设置为0.12me和0.21me，并且将GaN的空穴和电子的有效质量分别设置为0.8me和0.2me。这些是计算隧穿率的重要参数。隧道几率受结附近的能带结构的极大影响，主要是能垒的宽度和高度，这些与该区域处的电场强度有关。由外部偏压诱发的外部场和主要由极化诱发的内部场都有助于电场强度。结果示于图5A和5B中。与参比LED相比，具有隧穿异质结的LED在量子阱中的空穴浓度变得更高。这些结果表明，通过纳入隧穿结结构，空穴注入效率变得更高。从图5C也可得出相同的结论，其中具有n+-Si/GaN结的LED的电子电流泄漏低于参比LED。
实施例2
该实施例说明了异质带间隧穿结n+-Si/p-GaN作为深UV LED的空穴注入体的用途。
实验与结果
图6A是示出包括n+-Si/p-GaN结的LED的截面图的示意图。通过低压有机金属气相外延(LP-OMVPE)在块体AlN衬底(未示出)上生长UV LED结构。在AlN衬底上生长初始400nmAlN同质外延缓冲层(未示出)之后，在生长3周期3nm/6nm Al0.81Ga0.19N/AlN MQW活性区之前，生长Si掺杂(浓度：1×1019cm-3)的600nm厚的n-Al0.9Ga0.1Nn型接触部和电子注入层。该外延生长以5nm Mg掺杂(～4×1019cm-3)的p-GaN p型层终止，以防止AlN表面的快速氧化。在将100nm厚的重度掺杂的单晶n型Si纳米膜(n-Si NM)转移到该外延结构上之前，使用Ultratech/Cambridge Nanotech Savannah S200 ALD系统通过五个周期的原子层沉积(ALD)工艺沉积0.5nm厚的Al2O3层，其充当量子隧道层和钝化层。
在正向偏置下(100mA/cm2)LED结构的相关能带排列示于图6B中。在具有n+-Si/p-GaN异质结的LE中，在界面处发生带间隧穿空穴注入。图6B示出弯曲从而与n+-Si层的导带对齐的p-GaN层的价带。发现了准三角形耗尽区，这取决于p-GaN层的掺杂浓度(如果Si的掺杂浓度>>GaN)和施加的偏压。因此，发生直接隧穿，其中在p-GaN价带中的电子跨越能带隙隧穿到n+-Si的导带中。由于大量电子离开p-GaN，因此在p-GaN区内大量生成空穴(其为电子空位)并最终注入到MQW活性区内。
如实施例1中那样，通过Silvaco进行数值模拟。在模拟中，将n-Si层的自由空穴浓度设置为8.8×1019cm-3；并且将p-GaN层的自由空穴浓度设置为5×1018cm-3(假设p-GaN的载流子活化率为10％)；并且采用的极化标度为0.4，这是由于来自材料缺陷和载流子的屏蔽作用。图7A描绘了跨n-Si/p-GaN/MQWs/n-AlGaN结构的UV LED在热平衡下的能带排列(具有费米能级)，其显示结两侧的费米能级都对齐。图7B是在100mA/cm2的电流注入下在UV LED结构内的载流子分布图。尽管n-Si区域内的空穴稀少，但空穴在p-GaN内部朝着QW区呈指数累积，并在与QW相邻的p-GaN处达到2.5×1020cm-3。这证实了通过n-Si和p-GaN层之间的带间隧穿的有效空穴注入。这些结果证明，与常规结构相比，通过纳入隧穿结结构，空穴注入效率变得更高，所述常规结构典型地由于空穴不足而遭受载流子的不平衡。
为了研究隧穿结的空穴注入效率，提取并比较了在100mA/cm2的电流注入下的隧穿几率。在模拟中，考虑了带间和带内隧穿模型。Si中的空穴和电子的有效质量分别被设置为0.12me和0.21me，而GaN的有效质量分别被设置为0.8me和0.2me。这些是计算隧穿率中的重要参数。由于能带结构随结周围空间而变化，并且考虑到隧穿可以发生在不同的能级，因此采用非局部模型以考虑所有的隧穿可能性。n-Si/p-GaN异质结沿着跨该结的距离的隧穿率在图8中示出。如图8所示，对于n-Si/p-GaN结，从价带p-GaN层开始隧穿，其中电子穿过禁隙区隧穿到n-Si。隧穿存在于距结界面3-6nm的位置。隧穿分布归因于两个因素：1)对于靠近界面的GaN区，由于相应的能级位于带隙内，在Si侧上没有能态用以允许发生弹性隧穿过程；和2)对于较远离界面(>6nm)的GaN区，隧穿率可忽略不计，因为隧穿率随隧穿距离呈指数下降。
对于空穴注入，研究了具有n+Si/GaN隧穿异质结的UV LED的电学特性。图9A描绘了器件的模拟电流-电压特性。图9B以线性标度示出了测量的电流-电压曲线，其与模拟结果一致。在用虚线表示线性拟合的情况下，具有n+Si/p-GaN结的UV LED的开启电压为13V。与模拟相比更高的开启电压源自n-AlGaN接触诱导电阻，其在模拟模型中未考虑。
在图9C中比较了对于具有n+Si/p-GaN结的LED器件所测量的电致发光(EL)光谱。为了进行光学测量，将LED安装并用Al引线键合在插座上，然后在校准的积分球中进行测量。不使用热管理或光提取装置。在注入电流为20mA时，发光峰位于226nm。随着驱动电流密度从20增加到60A/cm2，观察到波长的蓝移，这归因于由于QW内的载流子浓度增加而致的能带填充和极化屏蔽效应。
术语“说明性”在本文中用来表示用作示例、实例或说明。本文中被描述为“说明性”的任何方面或设计不一定被解释为相对于其它方面或设计是优选的或有利的。此外，对于本公开的目的并且除非另有说明，否则“a”或“an”表示“一个或多个”。
为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的说明性实施方案的前述说明。并不旨在穷举本发明或将本发明限制为所公开的精确形式，并且修改和变化根据以上教导是可能的，或者可以从本发明的实践获得修改和变化。选择和描述实施方案是为了解释本发明的原理以及作为本发明的实际应用，以使本领域技术人员能够以各种实施方案来利用本发明，并且采用适于预期的特定用途的各种修改。本发明的范围旨在由所附权利要求书以及它们的等同物来限定。

Claims (17)

1.一种发光器件，包含：
异质结，其包含：
空穴注入层，所述空穴注入层包含单晶或多晶n型掺杂的半导体材料，其中所述单晶或多晶n型掺杂的半导体材料不是III族氮化物半导体材料；和
包含p型掺杂的III族氮化物的p型层；
n型接触部；和
活性区，其包含设置在p型层和n型接触部之间的本征半导体材料，所述活性区包含多量子阱结构，所述多量子阱结构包含交替的III-V族氮化物势垒层和III-V族氮化物量子阱层。
2.根据权利要求1所述的器件，还包含设置在所述空穴注入层与所述p型层之间的量子隧道层，所述量子隧道层包含无机材料，该无机材料的带隙比所述n型掺杂的半导体材料和p型掺杂的III族氮化物的带隙更宽，其中量子隧道层与空穴注入层之间的界面以及量子隧道层与p型层之间的界面不具有外延结构。
3.根据权利要求2所述的器件，其中所述无机材料是氧化物，该氧化物不是所述n型掺杂的半导体材料的自然氧化物或所述p型III族氮化物的自然氧化物。
4.根据权利要求3所述的器件，其中所述无机材料是氧化铝或氧化铪。
5.根据权利要求1所述的器件，其中所述p型III族氮化物是p型GaN。
6.根据权利要求5所述的器件，其中所述n型掺杂的半导体材料包括n型掺杂的IV族半导体。
7.根据权利要求6所述的器件，其中所述n型掺杂的IV族半导体是n型掺杂的硅。
8.根据权利要求7所述的器件，其进一步包含设置在所述空穴注入层与所述p型层之间的量子隧道层，所述量子隧道层包含无机材料，该无机材料的带隙比所述n型掺杂的硅和p型掺杂的GaN的带隙更宽，其中量子隧道层与空穴注入层之间的界面以及量子隧道层与p型层之间的界面不具有外延结构。
9.根据权利要求8所述的器件，其中所述无机材料是氧化铝。
10.根据权利要求8所述的器件，其中所述无机材料是氧化铪。
11.根据权利要求1所述的器件，其中所述n型掺杂的半导体材料包含n型掺杂的IV族半导体。
12.根据权利要求11所述的器件，其中所述n型掺杂的IV族半导体是n型掺杂的硅。
13.根据权利要求12所述的器件，其中所述硅是单晶硅。
14.根据权利要求12所述的器件，其中所述硅是多晶硅。
15.根据权利要求12所述的器件，其中所述III-V族氮化物势垒层包含AlN，并且所述III-V族氮化物量子阱层包含AlGaN。
16.根据权利要求12所述的器件，其中所述III-V族氮化物势垒层包含GaN，并且所述III-V族氮化物量子阱层包含InGaN。
17.根据权利要求1所述的器件，其中所述n型IV族半导体是n型锗。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113764554A (zh) * 2021-07-19 2021-12-07 西安电子科技大学芜湖研究院 基于Si纳米线高浓度p型层的发光二极管及制备方法
CN117810325A (zh) * 2024-02-29 2024-04-02 江西兆驰半导体有限公司 一种高光效的发光二极管外延片及其制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10516039B2 (en) * 2017-11-30 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN113130664B (zh) * 2021-04-01 2022-07-12 浙江大学 一种新型的pin管微观结构
CN115020558B (zh) * 2022-08-05 2022-10-21 江西兆驰半导体有限公司 一种高复合效率的发光二极管外延片及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001250982A (ja) * 2000-03-07 2001-09-14 Shin Etsu Handotai Co Ltd 化合物半導体発光素子およびその製造方法
US20120168718A1 (en) * 2009-09-17 2012-07-05 Quantum Device Inc. Semiconductor light emitting device
US20140138619A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Genesis Photonics Inc. Nitride semiconductor structure and semiconductor light emitting device including the same
US20160359299A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Ostendo Technologies, Inc. Multi-Color Light Emitting Structures with Fixed or Variable Emission Color
CN106688111A (zh) * 2014-10-06 2017-05-17 威斯康星州男校友研究基金会 混合式异质结构发光装置
KR20180004457A (ko) * 2016-07-04 2018-01-12 서울바이오시스 주식회사 콘택층들을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
US20180076354A1 (en) * 2015-03-27 2018-03-15 Ohio State Innovation Foundation Ultraviolet light emitting diodes with tunnel junction

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995389B2 (en) * 2003-06-18 2006-02-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Heterostructures for III-nitride light emitting devices
US7326963B2 (en) * 2004-12-06 2008-02-05 Sensor Electronic Technology, Inc. Nitride-based light emitting heterostructure
WO2011127050A1 (en) * 2010-04-05 2011-10-13 The Regents Of The University Of California Aluminum gallium nitride barriers and separate confinement heterostructure (sch) layers for semipolar plane iii-nitride semiconductor-based light emitting diodes and laser diodes
US8986532B2 (en) 2012-01-31 2015-03-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Methods and systems for the reduction of molecules using diamond as a photoreduction catalyst
US9466754B2 (en) * 2014-07-30 2016-10-11 Sunpower Corporation Grain growth for solar cells
US11348908B2 (en) * 2016-08-17 2022-05-31 The Regents Of The University Of California Contact architectures for tunnel junction devices
CN110447113B (zh) 2017-03-24 2022-08-12 威斯康星州男校友研究基金会 具有多层p型触点的III-V族氮化物基发光器件

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001250982A (ja) * 2000-03-07 2001-09-14 Shin Etsu Handotai Co Ltd 化合物半導体発光素子およびその製造方法
US20120168718A1 (en) * 2009-09-17 2012-07-05 Quantum Device Inc. Semiconductor light emitting device
US20140138619A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Genesis Photonics Inc. Nitride semiconductor structure and semiconductor light emitting device including the same
CN106688111A (zh) * 2014-10-06 2017-05-17 威斯康星州男校友研究基金会 混合式异质结构发光装置
US20180076354A1 (en) * 2015-03-27 2018-03-15 Ohio State Innovation Foundation Ultraviolet light emitting diodes with tunnel junction
US20160359299A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Ostendo Technologies, Inc. Multi-Color Light Emitting Structures with Fixed or Variable Emission Color
KR20180004457A (ko) * 2016-07-04 2018-01-12 서울바이오시스 주식회사 콘택층들을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113764554A (zh) * 2021-07-19 2021-12-07 西安电子科技大学芜湖研究院 基于Si纳米线高浓度p型层的发光二极管及制备方法
CN113764554B (zh) * 2021-07-19 2023-08-15 西安电子科技大学芜湖研究院 基于Si纳米线高浓度p型层的发光二极管及制备方法
CN117810325A (zh) * 2024-02-29 2024-04-02 江西兆驰半导体有限公司 一种高光效的发光二极管外延片及其制备方法
CN117810325B (zh) * 2024-02-29 2024-05-28 江西兆驰半导体有限公司 一种高光效的发光二极管外延片及其制备方法

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