CN204289495U - 一种GaN基LED外延结构 - Google Patents
一种GaN基LED外延结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204289495U CN204289495U CN201420846907.5U CN201420846907U CN204289495U CN 204289495 U CN204289495 U CN 204289495U CN 201420846907 U CN201420846907 U CN 201420846907U CN 204289495 U CN204289495 U CN 204289495U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gan
- quantum well
- aln
- led epitaxial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种GaN基LED外延结构，GaN基LED外延结构依次包括：衬底；位于衬底上的氮化物缓冲层；位于氮化物缓冲层上的N型GaN层；位于N型GaN层上的多量子阱层，多量子阱层包括若干组量子阱层，每组量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层；位于多量子阱层上的P型GaN层。本实用新型可以提高量子阱的界面质量，同时减少内部应力，从而提高量子阱的内量子效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，特别是涉及一种GaN基LED外延结构。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。
目前LED业界最常用的方法是在蓝宝石衬底上生长GaN基材料，随着技术的不断进步，GaN基蓝白光发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。然而这种方法获得的GaN材料有大量的位错缺陷。此外，由于正负电荷不重合，形成自发极化，在量子阱生长过程中，由于InxGa(1-x)N势阱层和GaN势垒层之间的晶格失配，又会引起压电极化，进而形成压电极化场。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种GaN基LED外延结构。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种GaN基LED外延结构。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：
一种GaN基LED外延结构，所述GaN基LED外延结构依次包括：
衬底；
位于衬底上的氮化物缓冲层；
位于氮化物缓冲层上的N型GaN层；
位于N型GaN层上的多量子阱层，所述多量子阱层包括若干组量子阱层，每组量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层；
位于多量子阱层上的P型GaN层。
作为本实用新型的进一步改进，所述多量子阱层包括3～20组量子阱层。
作为本实用新型的进一步改进，所述氮化物缓冲层为GaN缓冲层或AlN缓冲层。
作为本实用新型的进一步改进，所述AlN/GaN超晶格结构层为由AlN层与GaN层交替堆叠组成的超晶格结构、或GaN层与AlN层交替堆叠组成的超晶格结构。
作为本实用新型的进一步改进，所述AlN/GaN超晶格结构层中AlN层与GaN层的层数分别为1～10层。
作为本实用新型的进一步改进，所述AlN/GaN超晶格结构层中，每个AlN层的厚度为1～20A，每个GaN层的厚度为1～20A。
作为本实用新型的进一步改进，所述InxGa(1-x)N势阱层中x的取值为5％～30％，InxGa(1-x)N势阱层的厚度为2nm～5nm。
本实用新型具有以下有益效果：
低温的AlN/GaN超晶格结构层可以改变位错的延伸方向，使得量子阱开出的V-pits区域均匀分散，不产生聚集；
AlN/GaN超晶格结构层可以补偿量子阱在生长过程中累积的应力，减小极化效应的影响；
本实用新型可以提高量子阱的界面质量，同时减少内部应力，从而提高量子阱的内量子效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一具体实施方式中GaN基LED外延结构的示意图；
图2a、2b分别为本实用新型一具体实施方式中两种AlN/GaN超晶格结构层的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的一种GaN基LED外延结构，其依次包括：
衬底；
位于衬底上的氮化物缓冲层，氮化物缓冲层为GaN缓冲层或AlN缓冲层；
位于氮化物缓冲层上的N型GaN层；
位于N型GaN层上的多量子阱层，所述多量子阱层包括若干组量子阱层，如在本实施方式中，多量子阱层包括3～20组量子阱层。每组量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层，其中，AlN/GaN超晶格结构层为由AlN层与GaN层交替堆叠组成的超晶格结构、或GaN层与AlN层交替堆叠组成的超晶格结构；
位于多量子阱层上的P型GaN层。
相应地，本实用新型还公开了一种GaN基LED外延结构的制备方法，包括：
S1、提供一衬底；
S2、在衬底上生长氮化物缓冲层；
S3、在氮化物缓冲层上生长N型GaN层；
S4、在N型GaN层上生长由若干组量子阱层构成的多量子阱层，所述量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层；
S5、在多量子阱层上生长P型GaN层。
参图1所示，本实用新型一具体实施方式中，GaN基LED外延结构从下向上依次包括：
衬底10；
位于衬底10上的氮化物缓冲层20；
位于氮化物缓冲层20上的N型GaN层30；
位于N型GaN层30上的多量子阱层400，多量子阱层400包括若干组量子阱层40，优选地，量子阱层40为3～20组。其中，量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层41、AlN/GaN超晶格结构层42、和GaN势垒层43；
位于多量子阱层400上的P型GaN层50。
本实施方式中衬底选用蓝宝石衬底，在其他实施方式中，衬底也可以为Si衬底、SiC衬底等。
氮化物缓冲层为GaN缓冲层，包括厚度为5nm～35nm的低温GaN缓冲层21和厚度为0.5um～4um的高温GaN缓冲层22。
本实施方式的量子阱层40中：
InxGa(1-x)N势阱层41中x的取值为5％～30％，InxGa(1-x)N势阱层41的厚度为2nm～5nm。
参图2a、2b所示，AlN/GaN超晶格结构42层可以为由AlN层与GaN层交替堆叠组成的超晶格结构、或GaN层与AlN层交替堆叠组成的超晶格结构，AlN/GaN超晶格结构层中AlN层与GaN层的层数分别为1～10层，每个AlN层的厚度为1～20A，每个GaN层的厚度为1～20A。
该GaN基LED外延结构的制备方法包括：
S1、提供一衬底。
本实施方式中衬底为蓝宝石衬底，蓝宝石衬底先在高温低压下热处理10～30分钟，然后降至低温通入NH3，对衬底表面进行氮化处理。
S2、在衬底上生长氮化物缓冲层。
本实施方式中氮化物缓冲层为GaN缓冲层，具体为：
控制温度在450℃～650℃之间，生长厚度为5nm～35nm的低温GaN缓冲层；
控制温度在1000℃～1200℃之间，生长厚度为0.5um～4um的高温GaN缓冲层。
S3、在氮化物缓冲层上生长N型GaN层。
S4、在N型GaN层上生长由若干组量子阱层构成的多量子阱层，量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层。
本实施方式中InxGa(1-x)N势阱层中In的组份保持不变，在5％～30％之间，InxGa(1-x)N势阱层的厚度在2nm～5nm之间，生长温度在680℃～800℃之间；AlN/GaN超晶格结构层的生长温度在680℃～800℃之间，GaN势垒层的生长温度在750℃～950℃之间。
AlN/GaN超晶格结构层包括两种生长方式：
1、低温条件(680℃～800℃)下依次生长AlN层、GaN层，参图2a所示，AlN层与GaN层的层数分别为1～10层；
2、低温条件(680℃～800℃)下依次生长GaN层、AlN层，参图2b所示，GaN层与AlN层的层数分别为1～10层；
其中，每个AlN层的厚度为1～20A，每个GaN层的厚度为1～20A。
S5、在多量子阱层上生长P型GaN层。
本实用新型多量子阱层中的量子阱层在InxGa(1-x)N势阱层和GaN势垒层中插入AlN/GaN超晶格结构层，具有以下有益效果：
低温的AlN/GaN超晶格结构层可以改变位错的延伸方向，使得量子阱开出的V-pits区域均匀分散，不产生聚集；
AlN/GaN超晶格结构层可以补偿量子阱在生长过程中累积的应力，减小极化效应的影响；
本实用新型可以提高量子阱的界面质量，同时减少内部应力，从而提高量子阱的内量子效率。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种GaN基LED外延结构，其特征在于，所述GaN基LED外延结构依次包括：
衬底；
位于衬底上的氮化物缓冲层；
位于氮化物缓冲层上的N型GaN层；
位于N型GaN层上的多量子阱层，所述多量子阱层包括若干组量子阱层，每组量子阱层依次包括InxGa(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层；
位于多量子阱层上的P型GaN层。
2.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述多量子阱层包括3～20组量子阱层。
3.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述氮化物缓冲层为GaN缓冲层或AlN缓冲层。
4.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlN/GaN超晶格结构层为由AlN层与GaN层交替堆叠组成的超晶格结构、或GaN层与AlN层交替堆叠组成的超晶格结构。
5.根据权利要求4所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlN/GaN超晶格结构层中AlN层与GaN层的层数分别为1～10层。
6.根据权利要求4所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlN/GaN超晶格结构层中，每个AlN层的厚度为1～20A，每个GaN层的厚度为1～20A。
7.根据权利要求4所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述InxGa(1-x)N势阱层中x的取值为5％～30％，InxGa(1-x)N势阱层的厚度为2nm～5nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420846907.5U CN204289495U (zh) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | 一种GaN基LED外延结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420846907.5U CN204289495U (zh) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | 一种GaN基LED外延结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204289495U true CN204289495U (zh) | 2015-04-22 |
Family
ID=52872627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420846907.5U Active CN204289495U (zh) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | 一种GaN基LED外延结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204289495U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104505443A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 聚灿光电科技(苏州)有限公司 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| WO2018192321A1 (zh) * | 2017-04-18 | 2018-10-25 | 厦门三安光电有限公司 | 一种多量子阱结构及其发光二极管 |
| CN109244202A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 一种含有应变补偿结构的GaN基量子阱LED外延结构 |
| CN115050866A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-13 | 江苏第三代半导体研究院有限公司 | 极化可控的量子点Micro-LED同质外延结构及其制备方法 |
-
2014
- 2014-12-26 CN CN201420846907.5U patent/CN204289495U/zh active Active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104505443A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 聚灿光电科技(苏州)有限公司 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| CN104505443B (zh) * | 2014-12-26 | 2017-12-05 | 聚灿光电科技股份有限公司 | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| WO2018192321A1 (zh) * | 2017-04-18 | 2018-10-25 | 厦门三安光电有限公司 | 一种多量子阱结构及其发光二极管 |
| US11189751B2 (en) | 2017-04-18 | 2021-11-30 | Xiamen San'an Optoelectronics Co., Ltd. | Multi-quantum well structure and LED device including the same |
| CN109244202A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 一种含有应变补偿结构的GaN基量子阱LED外延结构 |
| CN115050866A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-13 | 江苏第三代半导体研究院有限公司 | 极化可控的量子点Micro-LED同质外延结构及其制备方法 |
| CN115050866B (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-08 | 江苏第三代半导体研究院有限公司 | 极化可控的量子点Micro-LED同质外延结构及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104505443A (zh) | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN204289495U (zh) | 一种GaN基LED外延结构 | |
| US20180138367A1 (en) | Nitride Light Emitting Diode and Growth Method | |
| CN104332544B (zh) | 一种提高led发光效率的外延生长方法 | |
| CN102427103B (zh) | 氮化镓基ⅲ-ⅴ族化合物半导体led外延片及其生长方法以及包括其的led显示装置 | |
| CN105932125A (zh) | 一种GaN基绿光LED外延结构及其制备方法 | |
| CN106299048B (zh) | 一种低位错密度和残余应力的led外延结构 | |
| CN104868025B (zh) | 具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN105336821A (zh) | GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN105336819A (zh) | GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN105140366B (zh) | GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN104393130A (zh) | 一种GaN基LED外延结构及其制备方法 | |
| CN103346220A (zh) | GaN基LED及其生产方法 | |
| CN103904171A (zh) | GaN基发光二极管的外延片的制备方法 | |
| CN105957929A (zh) | 宽频谱GaN基LED外延结构及其制造方法 | |
| TWI748053B (zh) | 氮化物半導體發光元件之製造方法 | |
| CN103996766A (zh) | 氮化镓基发光二极管及其制备方法 | |
| CN205900577U (zh) | 宽频谱GaN基LED外延结构 | |
| CN105957935A (zh) | 一种led外延层及其生长方法 | |
| CN204668346U (zh) | Led外延结构 | |
| CN115763655A (zh) | 一种外延片、外延片制备方法及发光二极管 | |
| CN204668343U (zh) | 具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构 | |
| CN214254446U (zh) | 一种半导体外延结构及led芯片 | |
| CN108807613A (zh) | Led外延结构及其制备方法 | |
| CN104779331A (zh) | 一种具有二维电子气结构的GaN基LED器件及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant |