CN204651339U - 一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，包括：衬底、缓冲层、N型层、量子阱层、P型电子阻挡层、空穴注入层和P型接触层，其特征在于：所述空穴注入层为P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层循环层叠形成的超晶格结构；利用此结构可有效改善发光二极管的电流分布均匀性及纵向阻值，提升发光二极管的抗静电性能及工作电压。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光半导体器件领域，尤其涉及一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管。
背景技术
目前，氮化物发光二极管（Light-emitting diodes，简称LED）以其高效率、长寿命、全固态、自发光和绿色环保等优点，已经被广泛应用于照明和显示两大领域；其氮化物发光二极管结构成为国内外产学研各界重点研究的对象，尤其是近年来关于空穴注入层结构一直是各界研究热点。由于空穴注入层是空穴的提供层，且于量子阱后成长，故成长的温度不能过高，以致使得空穴注入层材料的质量不佳，从而造成发光二极管电压偏高、电流扩散不均匀等异常的产生；而为有效降低电压及改善电流扩散效应，其杂质掺杂浓度往往都较高，从而影响其晶格质量且造成吸光效应机率的增加；同时，现有技术中空穴注入层为单层高掺结构，其对电流的扩展效果也较不理想，电流分布不均匀，造成电压过高，从而最终导致器件整体电学性能降低。
发明内容
针对上述发光二极管所存在的问题，本实用新型提出了一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，利用超晶格结构的空穴注入层改善该P型层因高掺镁杂质而产生的吸光效应，增强电流扩散能力及强化发光二极管结构的抗静电特性。
本实用新型采用的技术方案为：一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，包括：衬底、缓冲层、N型层、量子阱层、P型电子阻挡层、空穴注入层和P型接触层，其特征在于：所述空穴注入层为由P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层循环层叠形成的超晶格结构。
优选的，所述超晶格结构层的循环次数n≥2。
优选的，所述P型含铝氮化镓层的厚度为10～100埃。
优选的，所述P型含铟氮化镓层的厚度为10～100埃。
优选的，所述非掺杂氮化镓层的厚度为10～100埃。
优选的，所述空穴注入层总厚度为100～3000埃。
优选的，所述空穴注入层中P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层位置相互调变循环形成超晶格结构。
优选的，所述空穴注入层中P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层依次层叠循环形成超晶格结构。
优选的，所述P型电子阻挡层为铝镓氮单层结构。
优选的，所述P型电子阻挡层为铝铟镓氮层与P型氮化镓层组成的周期为2～10的超晶格结构。
本实用新型至少具有以下有益效果：（1）利用P型含铝氮化镓层与非掺杂氮化镓层之间的能带差异，提升电流分布均匀性，改善抗静电性能及漏电流现象，并降低因P型杂质（此处优选镁杂质）的高掺杂所产生的光吸收效应；（2）利用P型含铟氮化镓层的低能带导电特性，有效降低空穴注入层的纵向阻值，降低发光二极管的电压特性；（3）利用P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层的超晶格结构，改善晶体的质量，同时提升二维电子气浓度，实现低的纵向电阻，从而进一步改善漏电流及抗静电能力等电学特性，最终提高发光二极管的整体电学性能。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为本实用新型之实施例1的发光二极管结构示意图。
图2为本实用新型之实施例2的发光二极管结构示意图。
图3为本实用新型之实施例2的发光二极管另一结构示意图。
图中标示：100.衬底；200.缓冲层；300. N型层；400.量子阱；500.电子阻挡层；600.空穴注入层；610.含铝氮化镓层；620.含铟氮化镓层；630.非掺杂氮化镓层；700. P型接触层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
参看附图1，提供一衬底100，其中衬底100材质可选用图形化蓝宝石、平面蓝宝石、SiC、Si、GaAs 或GaN等，晶格常数（lattice constant）接近于氮化物半导体的单晶氧化物也包含其中，此处优选使用图形化蓝宝石衬底，在衬底100上依次生长缓冲层200、N型层300、量子阱层400、P型电子阻挡层500、空穴注入层600及P型接触层700，形成发光二极管外延结构，此结构中，P型电子阻挡层500为单层铝镓氮结构或者为铝铟镓氮层与P型氮化镓层组成的周期为2～10的超晶格结构。
本实施例中，在生长空穴注入层600时，首先在P型电子阻挡层500上先生长厚度为10～100埃的含铝氮化镓层610，再于含铝氮化镓层610上生长厚度为10～100埃的含铟氮化镓层620，后再于含铟氮化镓层620上生长厚度为10～100埃的非掺杂氮化镓层630，最后依照此顺序依次循环层叠形成超晶格结构，其循环周期n≥2，本实施例优选循环周期n为5。由于该空穴注入层600结构中含铝氮化镓层610与非掺杂氮化镓层630存在较大的能带差异，当在发光二极管器件施加电流时，此具有能带差异的结构层可对电流进行有效扩展，提升电流分布均匀性，改善发光二极管器件的抗静电性能及漏电流现象；同时，该空穴注入层600结构中含有含铟氮化镓层620，其具有较低能带及良好的导电性，可有效降低发光二极管的纵向阻值，降低器件的工作电压；此外，生长该超晶格结构层时，利用层与层之间的晶格差异，有效缓解了生长过程中的应力，改善晶格质量，并缓解空穴注入层因晶格质量不佳造成的电压及亮度降低现象，且进一步改善漏电流及抗静电能力等电特性，最终提高发光二极管的整体电性能。
实施例2
参看附图2，本实施例与实施例1的区别在于，空穴注入层600结构中先于P型电子阻挡层500上生长含铟氮化镓层620、再生长非掺杂氮化镓层630，最后生长含铝氮化镓层610，后再依次循环层叠形成超晶格结构。
参看附图3，作为本实施例的变形结构，空穴注入层600结构还可为：于P型电子阻挡层500上依次生长非掺杂氮化镓层630、含铝氮化镓层610及含铟氮化镓层620，后再依次循环层叠形成超晶格结构。
本实用新型中，依据发光二极管对于抗静电特性、电压或亮度的需求，灵活调节空穴注入层中各结构层（含铝氮化镓层610、含铟氮化镓层620和非掺杂氮化镓层630）的厚度及层叠次序以达到生产的目的。
应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，包括：衬底、缓冲层、N型层、量子阱层、P型电子阻挡层、空穴注入层和P型接触层，其特征在于：所述空穴注入层为P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层循环层叠形成的超晶格结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述超晶格结构层的循环次数n≥2。
3.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述P型含铝氮化镓层的厚度为10～100埃。
4.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述P型含铟氮化镓层的厚度为10～100埃。
5.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述非掺杂氮化镓层的厚度为10～100埃。
6.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述空穴注入层总厚度为100～3000埃。
7.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述空穴注入层中P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层位置相互调变循环形成超晶格结构。
8.根据权利要求7所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述空穴注入层中P型含铝氮化镓层、P型含铟氮化镓层和非掺杂氮化镓层依次层叠循环形成超晶格结构。
9.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述P型电子阻挡层为铝镓氮单层结构。
10.根据权利要求1所述的一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管，其特征在于：所述P型电子阻挡层为铝铟镓氮层与P型氮化镓层组成的周期为2～10的超晶格结构。
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