CN1510764A - 高晶格匹配性的发光元件 - Google Patents

Abstract

一种高晶格匹配性的发光元件。通过包含第一多层缓冲层磷化镓硼化合物与第二多层缓冲层氮化镓铟化合物设置于基底与第一型柬缚层之间，且多层缓冲层晶格常数呈现梯度变化，靠近基底的第一多层缓冲层晶格常数与基底晶格常数匹配，晶格常数可递增或递减，以匹配第二多层缓冲层的晶格常数，使靠近第二多层缓冲层的第一多层缓冲层晶格常数与第二多层缓冲层的晶格常数匹配，达到各磊晶层间的晶格匹配性极佳的功效。

Description

高晶格匹配性的发光元件

技术领域

本发明是有关于一种发光元件，特别是通过至少两种多层缓冲层，如B_xGa_1-xP化合物，其中0.02≤x≤1；及In_yGa_1-yN化合物，其中0≤y≤0.059，来形成本发明一种具有高度晶格匹配(latticematch)的各磊晶层的发光元件。

背景技术

一般而言，半导体发光元件主要包括发光二极管(light emitting diode)与雷射二极管(laser diode)等两种类型发光元件。其所发出的光波长可涵盖红外光、可见光及紫外光。主要原理是由化学元素周期表上IIIA族与VA族，或由IIA族与VIA族元素混合形成的化合物半导体所构成。

目前的发光元件技术中，各磊晶层晶格常数(lattice constant)不匹配的问题，一直是造成发光元件的发光效率与使用寿命不易提升的瓶颈。以GaN为例，GaN是非常重要的宽能隙(wide bandgap)半导体材料，可以用来做绿光、蓝光到紫外线的发光元件。但是因为块材(bulk)GaN的成长一直有困难，所以目前GaN大多成长在以蓝宝石(sapphire)GaP、InP、GaAs或SiC构成的基板上，但是，直接成长在这些基板上的GaN品质不佳。

因此一种具有缓冲层(buffer layer)发光元件被提出来。于基板与GaN间形成一缓冲层，该缓冲层又称晶核形成层(nucleation layer)，晶格常数与基板相近的缓冲层可以提供成核(nucleation)位置，以利于GaN成核、成长，以形成相同的晶体结构，并提升GaN的结晶度。因此，缓冲层品质的优劣对后续束缚层(cladding layer)与第一型束缚层(active layer)磊晶具有关键性的影响，也间接影响到发光元件的性质。

参阅图1所示，是传统InGaN发光元件结构剖面示意图，该发光元件10是以绝缘sapphire做为一基板100，在所述sapphire基板100的C(0001)面上磊晶制作发光元件。标号102是显示一缓冲层，通常由氮化镓(GaN)所构成，其主要作用在于降低基板100与后续磊晶层间的晶格不匹配(lattice mismatch)。标号104为经过掺杂的第一型GaN磊晶层，以增加其导电性，且在其表面设置一具有相同导电型态第一型电极116。至于，标号106是显示第一束缚层(cladding layer)，是由六方最密堆积的氮化镓(hexagonalGaN)所构成。标号108是显示一第一型束缚层(active layer)，通常是由氮化镓系半导体所构成，例如InGaN，是产生光源的区域。随后，在所述第一型束缚层108表面再覆盖一材质为GaN第二型束缚层110，而经过掺杂的一第二型GaN磊晶层112则覆盖于所述第二型束缚层110表面，且所述第二型GaN磊晶层112表面可设置一第二型电极114，两者的导电型态相同。

其中，为了提升导电性，所述缓冲层102与所述第一束缚层106可被掺杂成具有与所述第一型电极116、第一型GaN磊晶层104相同的导电型态，而所述第二型束缚层110可被掺杂成具有与所述第二型电极114、所述第二型GaN磊晶层112相同的导电型态。其主要缺陷在于：

然而，如上所述发光元件10虽然采用了GaN做为缓冲层102，但是sapphire基板100与GaN缓冲层102晶格常数仍相差约13.8％，晶格不匹配仍然相当大，因此在sapphire基底100与GaN102间的界面会有相当高密度的线缺陷(defect)产生，其差排(dislocation)密度约为108-10¹⁰/cm²，一旦这些差排延伸进入第一型束缚层，势必会严重破坏元件的特性，使其发光效率降低，且使用寿命缩短。因此，发光元件各磊品层晶格不匹配的问题急需更佳的改善效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高晶格匹配性的发光元件，通过包含第一多层缓冲层磷化镓硼化合物与第二多层缓冲层氮化镓铟化合物设置于基底与第一型柬缚层之间，且多层缓冲层晶格常数呈现梯度变化，靠近基底的第一多层缓冲层晶格常数尽可能与基底晶格常数匹配，晶格常数可递增或递减，以匹配第二多层缓冲层的晶格常数，使靠近第二多层缓冲层的第一多层缓冲层晶格常数与第二多层缓冲层的晶格常数匹配，达到各磊晶层间的晶格匹配性极佳的目的。

本发明的另一目的是提供一种高晶格匹配性的发光元件，通过第二多层缓冲层设置于第一多层缓冲层与第一型束缚层之间，且第二多层缓冲层的晶格常数呈现梯度化，靠近第一多层缓冲层的第二多层缓冲层的晶格常数与第一多层缓冲层的晶格常数匹配，晶格常数可递增或递减，以匹配第一型束缚层的晶格常数，使靠近第一型束缚层的第二多层缓冲层的晶格常数与第一型束缚层的晶格常数匹配，以降低元件中各磊晶层之间的晶格不匹配的问题，达到提供具有完美结晶度的发光元件的目的。

本发明的再一目的是提供一种高晶格匹配性的发光元件，达到提升元件的发光效率的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：基底具有第一晶格常数；

第一多层缓冲层设置于所述基底上，所述第一多层缓冲层晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

第二多层缓冲层设置于所述第一多层缓冲层上，所述第二多层缓冲层晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述第二多层缓冲层之上。

所述基底为一硅基底；所述第一多层缓冲层为B_xGa_1-xP合物，其中0.02≤x≤1；所述第二多层缓冲层为In_yGa_1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。

所述基底为碳化硅；所述第一多层缓冲层为B_xGa_1-xP化合物，其中x≤1；所述第二多层缓冲层为In_yGa_1-yN化合物，其中，0≤y≤0.059。

所述基底为磷化镓；所述第一多层缓冲层为B_xGa_1-xP化合物，其中0.02≤x≤1；所述第二多层缓冲层为In_yGa_1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。

所述基底为砷化镓；所述第一多层缓冲层包括GaAs_xP_1-x与B_yGa_1-yP化合物，其中0≤x≤1，0≤y≤1；第二多层缓冲层为In_zGa_1-zN，其中0≤z≤0.059。

本发明还提供一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：硅基底具有第一晶格常数；

一B_xGa_1-xP化合物缓冲层设置于所述基底上，所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一In_yGa_1-yN化合物缓冲层设置于所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层上，其中所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层之上。

本发明又提供一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：碳化硅基底具有第一晶格常数；

一B_xGa_1-xP化合物缓冲层设置于所述基底上，其中所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一In_yGa_1-yN化合物缓冲层设置于所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层上，其中所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层之上。

本发明再提供一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：一砷化镓基底具有第一晶格常数；

一GaAs_xP_1-x化合物缓冲层设置于所述基底上，其中所述GaAs_xP_1-x化合物缓冲层晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一B_yGa_1-yP化合物缓冲层设置于所述GaAs_xP_1-x上，其中所述ByGa_1-yP化合物缓冲层晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一In_zGa_1-zN化合物缓冲层设置于所述B_yGa_1-yP化合物缓冲层上，其中所述In_zGa_1-zN化合物缓冲层晶格常数依据所述第三晶格常数呈现梯度变化为一第四晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_zGa_1-zN化合物缓冲层上。

本发明进一步提供一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：一磷化镓基底具有第一晶格常数；

一B_xGa_1-xP化合物缓冲层设置于所述基底上，其中所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层的晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一In_yGa_1-yN化合物缓冲层设置于所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层上，其中所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层之上。

本发明的特点是一种高晶格匹配性的发光元件，主要包括有：一基底具有第一晶格常数；

一第一多层缓冲层设置于所述基底上，其中所述第一多层缓冲层晶格常数呈现梯度变化，由所述第一多层缓冲层底部所具有所述第一晶格常数逐渐变化为匹配所述第一多层缓冲层上所具有一第二晶格常数；

一第二多层缓冲层设置于所述第一多层缓冲层上，其中所述第二多层缓冲层的晶格常数呈现梯度变化，由所述第二多层缓冲层底部所具有所述第二晶格常数逐渐变化为匹配所述第二多层缓冲层上所具有一第三晶格常数；

一第一型束缚层设置于所述第二多层缓冲层上，具有第三晶格常数；以及一活性层设置于所述第一型束缚层上。

所述基底，例如为硅；所述第一多层缓冲层，例如为B_xGa_1-xP，所述第二多层缓冲层例如为In_xGa_1-xN；并且所述第一型束缚层，例如为氮化镓(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常数大体为5.431、所述第二晶格常数大体为4.538及所述第三晶格常数大体为4.51。

所述基底，例如为碳化硅(3C-SiC)，所述第一多层缓冲层，例如为B_xGa_1-xP，所述第二多层缓冲层例如为In_xGa_1-xN；并且所述第一型束缚层，例如为氮化镓(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常数大体为4.32、所述第二晶格常数大体为4.538及所述第三晶格常数大体为4.51。

所述基底，例如为磷化镓(GaP)，所述第一多层缓冲层，例如为B_xGa_1-xP，所述第二多层缓冲层例如为In_xGa_1-xN；并且所述第一型束缚层，例如为氮化镓(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常数大体为5.45、所述第二晶格常数大体为4.538及所述第三晶格常数大体为4.51。

所述缓冲层更可以一种以上材质组合成，所述基底，例如为砷化镓(GaAs)、所述第一多层缓冲层，例如为GaAS_xP_1-x与B_xGa_1-xP的堆叠层、所述第二多层缓冲层，例如为In_xGa_1-xN，并且所述第一型束缚层，例如为氮化镓(GaN)系化合物。如此，所述第一晶格常数大体为5.653、所述第二晶格常数大体为4.538及所述第三晶格常数大体为4.51。

所述GaAS_xP_1-x与B_xGa_1-xP接触的部分具有匹配晶格常数，亦即所述GaAS_xP_1-x与B_xGa_1-xP底部具有一第四晶格常数大体为5.45。

下面结合较佳实施例配合附图详细说明。

附图说明

图1是传统具有缓冲层的发光元件的剖面示意图。

图2是本发明的发光元件单一组成缓冲层的剖面示意图。

图3是本发明的发光元件一种以上组成缓冲层的剖面示意图。

具体实施方式

参阅图2-图3所示，本发明的发光元件，至少包括：一基底200、一设置于基底200上的第一多层缓冲层202、一设置于第一多层缓冲层202上的第二多层缓冲层204、一设置于第二多层缓冲层204上的第一型束缚层206及一设置于第一型束缚层206上的活性层208。

其中，第一多层缓冲层202可以单一组成，依据不同组成比例调整所构成，如图2所示，第一多层缓冲层202更可以一种以上组成，如第3图所示的302及304，各组成可依据不同组成比例调整，以构成多种组成第一多层缓冲层202。

基底200具有一第一晶格常数(C1)。第一多层缓冲层202晶格常数呈现梯度(grading)变化，由第一多层缓冲层202底部所具有的第一晶格常数(C1)逐渐变化为第一多层缓冲层202表面所具有的一第二晶格常数(C2)。换句话说，靠近基底200的第一多层缓冲层202的晶格常数与基底200的晶格常数匹配，晶格常数可递增或递减，以趋近第二缓冲层204的晶格常数，使靠近第二缓冲层204的第一多层缓冲层202的晶格常数与第二缓冲层204的晶格常数匹配。简言之，第一多层缓冲层202的晶格常数是由第一晶格常数(C1)逐渐改变至第二晶格常数(C2)。其中，第一多层缓冲层202的晶格常数的梯度变化，例如可通过调整多重缓冲层的组成比例以达成。

另外，第二多层缓冲层204的晶格常数呈现梯度变化，由第二多层缓冲层204底部所具有的第二晶格常数(C2)逐渐变化为匹配第二多层缓冲层204表面所具有的一第三晶格常数(C3)。换句话说，靠近第一多层缓冲层202的第二多层缓冲层204的晶格常数与第一多层缓冲层202的晶格常数匹配，晶格常数可递增或递减，以趋近第一型束缚层206的晶格常数，使靠近第一型束缚层206的第二多层缓冲层204的晶格常数与第一型柬缚层206的晶格常数匹配。简言之，第二多层缓冲层204的晶格常数是由第二晶格常数(C2)逐渐改变至第三晶格常数(C3)。其中，第二多层缓冲层104的晶格常数的梯度变化，例如可通过调整多重缓冲层的组成比例以达成。

再者，第一型束缚层206具有第三晶格常数(C3)。

以下再配合参阅图2与图3，举例说明适用于本发明的各层材质组合。

实施例1

参阅图2所示，基底200可为硅，第一多层缓冲层202可为B_xGa_1-xP，第二多层缓冲层204可为Al_xIn_xyGa_1-x-yN；并且第一型束缚层206可为氮化镓(GaN)系化合物。如此，第一晶格常数C1大体为5.431、第二晶格常数C2大体为4.538及第三晶格常数C3大体为4.51。

也就是说，基底200具有晶格常数(C1)5.431，堆叠于基底200上方的第一多层缓冲层202的晶格常数由底层具有(C1)5.431逐渐梯度变化成表层具有(C2)4.538。

接着，堆叠于第一多层缓冲层202上方的第二多层缓冲层204的晶格常数由底层具有(C2)4.538逐渐梯度变化成表层具有(C3)4.51。

最后，堆叠于第二多层缓冲层204上方的第一型束缚层206的晶格常数为(C3)4.51。其中B_xGa_1-xP的x为0.021-1，In_xGa_1-xN的x约为0-0.059。

实施例2

如图2所示，基底200为碳化硅(3C-SiC)，第一多层缓冲层202可为B_xGa_1-xP，第二多层缓冲层204可为In_xGa_1-xN，并且第一型束缚层206可为氮化镓(GaN)系化合物。如此，第一晶格常数(C1)及第二晶格常数(C2)为4.538、第三晶格常数(C3)大体为4.51。也就是说，基底201具有晶格常数(C1)4.32，堆叠于基底200上方第一多层缓冲层202的晶格常数(C1)及(C2)维持在4.538。

接着，堆叠于第一多层缓冲层202上方的第二多层缓冲层204的晶格常数由底层具有(C2)4.538逐渐梯度变化成表层具有(C3)4.51。

最后，堆叠于第二多层缓冲层204上方的第一型束缚层206的晶格常数为(C3)4.51。其中In_xGa_1-xN的x约为0-0.059。

实施例3

如图2所示，基底200，例如为磷化镓(GaP)，第一多层缓冲层202例如为B_xGa_1-xP，第二多层缓冲层204例如为In_xGa_1-xN，并且第一型束缚层206例如为氮化镓(GaN)系化合物。如此，第一晶格常数(C1)大体为5.45、第二晶格常数(C2)大体为4.538以及第三晶格常数(C3)大体为4.51。

也就是说，基底200具有晶格常数(C1)5.45，堆叠于基底200上方第一多层缓冲层202的晶格常数由底层具有(C)5.45逐渐梯度变化成表层具有(C2)4.538。

接着，堆叠于第一多层缓冲层202上方的第二多层缓冲层204的晶格常数由底层具有(C2)4.538逐渐梯度变化成表层具(C3)4.51。

最后，堆叠于第二多层缓冲层204上方的第一型束缚层206的晶格常数是为(C3)4.51。其中B_xGa_1-xP的x约为0-1。

实施例4

如图3所示，本实施例具有多种组成第一多层缓冲层302、204的发光元件，基底300，例如为砷化镓(GaAs)、第一多层缓冲层302、304，例如为GaAs_YP_1-y与B_xGa_1-xP两种不同比例组成的堆叠层、第二多层缓冲层306，例如为In_zGa_1-z，并且第一型束缚层308，例如为氮化镓(GaN)系化合物。如此，第一晶格常数(C1)大体为5.653、第二晶格常数(C2)大体为4.538以及第三晶格常数(C3)大体为4.51。而GaAs_YP_1-y与B_xGa_1-xP接触的部分具有略为相近晶格常数，亦即GaAs_YP_1-y表面与B_xGa_1-xP底部具有一第四晶格常数(C4)大体为5.45。

也就是说，基底300具有晶格常数(C1)5.653，堆叠于基底300上方的GaAs_YP_1-y第一多层缓冲层302的晶格常数由底层具有(C1)5.653逐渐梯度变化成表层具有(C4)5.45。堆叠于GaAs_YP_1-y第一多层缓冲层302上方的B_xGa_1-xP第一多层缓冲层304的晶格常数由底层具有(C4)5.45逐渐梯度变化成表层具有(C2)4.538。

接着，堆叠于B_xGa_1-xP第一多层缓冲层304上方的第二多层缓冲层306的晶格常数由底层具有(C2)4.538逐渐梯度变化成表层具有(C3)4.51。

最后，堆叠于第二多层缓冲层InzGa_1-z306上方的第一型束缚层308的晶格常数为(C3)4.51。其中，B_xGa_1-xP的x约为0-1，In_zGa_1-z的z为0.059-0，GaAs_YP_1-y的y约为1-0。

实施例5

以下说明形成B_xGa_1-xP第一多层缓冲层202、302的较佳实施例。

参阅图2-图3所示，首先，基底200(300)可先以适当溶液化学清洗，接着在H₂气氛下，将基底200加热至适当温度，例如900-1180℃，较佳为1030℃，利用卤化物气相磊晶法(halide vaporphase epitaxy)以H₂作为承载气体(carrier gas)，氯化硼(BCl₃)、三甲基镓(trimethylgallium；TMG)与氯化磷(PCl₃)或是氯化硼(BCl₃)、三甲基镓(trimethylgallium；TMG)与磷化氢(PH₃)作为前驱物。

于温度约1000℃上下进行高温磷化硼层磊晶，反应60分钟，其厚度约为4560nm。通过改变各前驱物含量比例，以形成不同组成比例多层堆叠层B_xGa_1-xP，使晶格常数呈现梯度变化。此方法所形成B_xGa_1-xP第一多层缓冲层202、304为高温B_xGa_1-xP缓冲层。

然而，本发明亦可于该高温B_xGa_1-xP缓冲层202、304与基底200间设置一低温PB缓冲层，该低温BP缓冲层是于温度约300℃之上(较佳为380℃)形成。

再者，第二多层缓冲层204、306则可由In_zGa_1-z所构成。例如，利用MOVCVD法，以三甲基铝(trimethy aluminum；TMAl)、三甲基铟(trimethy indium；TMIn)、三甲基镓(trimethyl gallium：TMG)以及NH₃为前驱物而形成，通过改变各前驱物的含量比例，以形成不同组成比例多层堆叠层In_zGa_1-z。底层第二多层缓冲层的组成中的z约为0.059，其晶格常数(C2)约为4.538；表层第二多层缓冲层组成中z约为0，则其晶格常数(C2)约为4.51。

实施例6

以下说明形成氮化镓系(GaN based)第一型束缚层206、308的较佳实施例。

形成氮化镓(GaN)系化合物的前驱物可包括一甲基联胺(monomethyl hydrazine；MMH)与三甲基镓(trimethylgallium；TMG)，利用MOCVD法在第一多层缓冲层204、306表面形成氮化镓系化合物，以做为第一型束缚层206、308。

参阅图2-图3所示，首先，供应H₂与N₂气体，温度约为350-500℃下，开始供应MMH。再经过一段时间，例如3分钟后，开始进行第一次TMG供应，时间约为20分钟。

接着，停止TMG供应，经过一段时间，例如：5分钟，将反应室温度升高至温度约为800℃上下。期间保持MMH供应。

接着，于相同温度(约800℃)上下进行第二次TMG供应，时间为60分钟。期间保持MMH供应。

最后，先停止MMH与TMG供应，于相同温度(约800℃)上下保持一段时间，例如：30分钟。再将温度降至室温，完成GaN磊晶。GaN磊晶期间持续供应H₂与N₂气体。

另外，活性层208、310亦可由氮化镓系化合物所构成。例如：In_yGa_1-yN，利用MOVCVD法，例如以三甲基铝(trimethy aluminum；TMAl)、三甲基铟(trimethy indium；TMIn)、三甲基镓(trimethyl gallium：TMG)以及NH₃为前驱物而形成，较佳者可通过改变各前驱物的含量比例，以形成不同组成比例的多层堆叠层In_yGa_1-yN，使底层活性层组成中的y为0，则其晶格常数约为4.51。使底层活性层与第一型束缚层206、308具有相同晶格常数(C3)。

本发明的发光元件更包括：一设置于活性层208、310表面的一第二型束缚层210、312，一设置于基底200、300另一侧表面的一第一型电极214、316，以及一设置于第二型束缚层210、312表面的一第二型电极212、314。

第二型束缚层210、312亦可为氮化镓系化合物。第一型电极214、316具有与基底200、300相同的导电型态；以及一第二型电极212、314具有与第二型束缚层210、312相同的导电型态。

第二型束缚层210、312与基底200、300例如以镁(Mg)掺杂成P型导电型态，或者例如以硫掺杂成n型导电型态。

若第二型束缚层210、312是为p型导电型态，则第二型电极212、314则为p型导电型态，且基底200、300为n型导电型态，第一型电极214、316为n型导电型态；反之，若第一型束缚层210、312是为n型导电型态，则第二型电极212、314则为n型导电型态，且基底200、300为n型导电型态，第一型电极214、316为n型导电型态。

如前所述，本发明的发光元件更可于第二型束缚层210、312的部分位置施以一离子布值(ion implantation)，以形成电流局限(current confinement)，使电流注入面积缩小。

另外，也可直接于第二型束缚层210、312的表层形成氧化物，例如：氧化铝，仅保留部分位置做为透光区，如此可同时局限光与电流，以提升元件外部发光效率。

另外，如前所述，本发明的发光元件更可以视需求而增设一多层反射层(未图示)于第二多层缓冲层204、306与第一型束缚层206、308之间。多层反射层可利用MOCVD法，形成由氮化镓/氮化镓铝(GaN/Al_xGa_1-xN)的多层超晶格(super lattice)，其中0.1＜x＜0.5，每单一层的厚度约为800-1600，以一GaN/AI_xGaN为一对(Pair)，重复堆叠约30-50对，以形成布拉格反射镜面(distributed Bragg reflector；DBR)，可提高元件发光效率，且其反射率约为95-99.99％，较佳者99.99％。

本发明的主要优点是：

本发明的发光元件，通过组成比例的改变，达成晶格常数梯度变化，可降低晶格不匹配，使磊晶层具有完美晶体结构，可提升元件发光效率与使用寿命。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的保护范围，任熟习此项技艺者，在不脱离本发明精神和范围内，所做各种的更动与润饰，都属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：基底具有第一晶格常数；

第一多层缓冲层设置于所述基底上，所述第一多层缓冲层的晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

第二多层缓冲层设置于所述第一多层缓冲层上，所述第二多层缓冲层的晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述第二多层缓冲层之上。

2、根据权利要求1所述的高晶格匹配性的发光元件，其特征是：所述基底为一硅基底；

所述第一多层缓冲层为B_xGa_1-xP合物，其中0.02≤x≤1；

所述第二多层缓冲层为In_yGa_1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。

3、根据权利要求1所述的高晶格匹配性的发光元件，其特征是：所述基底为碳化硅；

所述第一多层缓冲层为B_xGa_1-xP化合物，其中x＝1；

所述第二多层缓冲层为In_yGa_1-yN化合物，其中，0≤y≤0.059。

4、根据权利要求1所述的高晶格匹配性的发光元件，其特征是：所述基底为磷化镓；

所述第一多层缓冲层为B_xGa_1-xP化合物，其中0.02≤x≤1；

所述第二多层缓冲层为In_yGa_1-yN化合物，其中0≤y≤0.059。

5、根据权利要求1所述的高晶格匹配性的发光元件，其特征是：所述基底为砷化镓；

所述第一多层缓冲层包括GaAs_xP_1-x与B_yGa_1-yP化合物，其中0≤x≤1，0≤y≤1；

第二多层缓冲层为In_zGa_1-zN，其中0≤z≤0.059。

6、一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：硅基底具有第一晶格常数；

一B_xGa_1-xP化合物缓冲层设置于所述基底上，所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层的晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一In_yGa_1-yN化合物缓冲层设置于所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层上，其中所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层的晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层之上。

7、一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：碳化硅基底具有第一晶格常数；

一B_xGa_1-xP化合物缓冲层设置于所述基底上，其中所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层的晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一In_yGa_1-yN化合物缓冲层设置于所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层上，其中所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层的晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层之上。

8、一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：一砷化镓基底具有第一晶格常数；

一GaAs_xP_1-x化合物缓冲层设置于所述基底上，其中所述GaAs_xP_1-x化合物缓冲层的晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一B_yGa_1-yP化合物缓冲层设置于所述GaAs_xP_1-x上，其中所述ByGa_1-yP化合物缓冲层的晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一In_zGa_1-zN化合物缓冲层设置于所述B_yGa_1-yP化合物缓冲层上，其中所述In_zGa_1-zN化合物缓冲层的晶格常数依据所述第三晶格常数呈现梯度变化为一第四晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_zGa_1-zN化合物缓冲层上。

9、一种高晶格匹配性的发光元件，其特征是：它包括有：一磷化镓基底具有第一晶格常数；

一B_xGa_1-xP化合物缓冲层设置于所述基底上，其中所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层的晶格常数依据所述第一晶格常数呈现梯度变化为一第二晶格常数；

一In_yGa_1-yN化合物缓冲层设置于所述B_xGa_1-xP化合物缓冲层上，其中所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层的晶格常数依据所述第二晶格常数呈现梯度变化为一第三晶格常数；

一氮化镓系磊晶层设置于所述In_yGa_1-yN化合物缓冲层之上。

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