CN210073906U - 一种半导体发光元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于半导体领域，尤其涉及半导体发光元件，包括依次层叠的衬底、缓冲层、N型层、发光层、电子阻挡层、P型层、P型接触层以及分别与P型接触层和N型层电性连接的P电极和N电极，其特征在于：所述P型接触层包括AlGaN层和AlInGaN层。本实用新型设置P型接触层包括AlGaN层和AlInGaN层，其中AlInGaN层由于In元素的加入，其功函数与金属或金属氧化物的功函数更接近，可以降低接触电阻,提高电洞注入效率；同时由于AlGaN层较AlInGaN层的能阶更高，可以有效加速电洞从P型接触层向发光层流动，提升电子电洞复合机率,提高发光效率。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体领域，尤其涉及具有包括AlGaN层和AlInGaN层的P型接触层的半导体发光元件。
背景技术
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种半导体发光元件，它利用半导体PN结注入式电致发光原理制成。LED具有能耗低、体积小、寿命长、稳定性好、响应快和发光波长稳定等好的光电性能，目前已经在照明、家电、显 示屏、指示灯等领域有很好的应用。
传统LED结构由于电子电洞对分布不均，影响LED发光效率，导致EffeciencyDroop效应。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种半导体发光元件，包括依次层叠的衬底、缓冲层、N型层、发光层、电子阻挡层、P型层、P型接触层以及分别与P型接触层和N型层电性连接的P电极和N电极，其特征在于：所述P型接触层包括AlGaN层和AlInGaN层。
优选的，所述P型接触层的厚度小于或者等于50埃
优选的，所述AlGaN层的厚度小于或者等于50埃。
优选的，所述AlInGaN层的厚度小于或者等于50埃。
优选的，所述P型接触层的P型杂质浓度大于或等于5E19 cm-3。
优选的，所述缓冲层为非掺杂GaN层。
优选的，所述电子阻挡层为P型AlGaN层。
优选的，所述P电极和N电极位于衬底的同一侧或不同侧。
优选的，所述P型接触层和P电极之间还包括电流扩展层。
优选的，所述P型接触层和电流扩展层之间还包括电流阻挡层。
优选的，所述衬底为平片衬底或者图形化衬底。
本实用新型设置P型接触层包括AlGaN层和AlInGaN层，其中AlInGaN层由于In元素的加入，其功函数与金属或金属氧化物的功函数更接近，可以降低接触电阻,提高电洞注入效率；同时由于AlGaN层较AlInGaN层的能阶更高，可以有效加速电洞从P型接触层向发光层流动， 提升电子电洞复合机率，提高发光效率。
附图说明
图1为本实用新型之半导体发光元件管截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合示意图对本实用新型的半导体发光元件的结构进行详细的描述，在进一步介绍本实用新型之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本实用新型并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本实用新型的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。
参看附图1，本实用新型提供了一种半导体发光元件，包括依次层叠的衬底100、缓冲层210、N型层220、发光层230、电子阻挡层240、P型层250、P型接触层260以及分别与P型接触层260和N型层220电性连接的P电极510和N电极520，其中，所述P型接触层260包括AlGaN层261和AlInGaN层262。
其中，衬底100的材质材料是选自Al2O3、SiC、GaAs、GaN、AlN、GaP、 Si、ZnO、MnO及上述的任意组合中择其中之一。本实施例的的外延成长衬底100以蓝宝石衬底100（sapphiresubstrate）为例说明，晶格方向例如为(0001)，但本实用新型不限制所使用的衬底100材质与晶格方向。可以对衬底100进行图形化处理，改变光的传播路径，提升发光元件的出光效率。
缓冲层210为非掺杂GaN层，介于衬底100和N型层220之间，减小两者之间的晶格差异，降低生长缺陷，提高半导体元件的内量子效率。
P型层250或N型层220分别为n或p型掺杂，n型掺杂有诸如Si、Ge、或者Sn的n型掺杂物。p型被掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、 Sr、或者Ba的p型掺杂物，也不排除其他的元素等效替代的掺杂。P型层250或N型层220可以为氮化镓基、砷化镓基、磷化镓基材质。发光层230为能够提供光辐射的材料，具体的辐射波段介于390~950nm，如蓝、绿、红、黄、橙、红外光，发光层230可以为单量子阱或多量子阱。N型层220、发光层230和P型层250均可采用MOCVD法沉积形成。
电子阻挡层240可以为P型AlGaN层，用于阻挡电子溢流，提高电子电洞的复合效率，提高半导体元件的内量子效率。
P型接触层260包括AlGaN层261和AlInGaN层262，其中，P型接触层260的厚度小于或者等于50埃，进一步地，AlGaN层261的厚度小于或者等于50埃，AlInGaN层262的厚度小于或者等于50埃。
P型接触层260的P型杂质浓度大于或等于5E19cm-3，较高掺杂浓度的P型接触层可以使P型接触层260与其上沉积的金属层或者金属氧化物层的接触电阻更小。
AlInGaN层262由于In元素的加入，其功函数与金属（例如电极）或金属氧化物（例如电流扩展层）的功函数更接近，可以降低接触电阻，提高电洞注入效率；同时由于AlGaN层261较AlInGaN层262的能阶更高，可以有效加速电洞从P型接触层260向发光层230流动， 提升电子电洞复合机率, 提高发光效率。
P型接触层260和P电极510之间还包括电流扩展层400，电流扩展层400使电流尽可能地扩展到P电极510下方以外的区域，促进电流扩展。电流扩展层400可以选自氧化铟锡层、氧化锌层、氧化锌铟锡层、氧化铟锌层、氧化锌锡层、氧化镓铟锡层、氧化镓铟层、氧化镓锌层、掺杂铝的氧化锌层或掺杂氟的氧化锡层中的一种或者几种的组合，本实施例中优选氧化铟锡层。
P型接触层260和电流扩展层400之间还包括电流阻挡层300，电流阻挡层300可以改善电流聚集在P电极510下方形成的电流拥挤现象。电流阻挡层300可以选自二氧化硅层、氮化硅层或碳化硅层中的一种或几种的组合，本实施例中优选二氧化硅层。
依次刻蚀电流扩展层400、P型接触层260、P型层250、发光层230和部分N型层220，形成位于N型层220表面的台阶结构，P电极510位于电流扩展层400表面，N电极520则位于台阶表面。
P电极510和N电极520可以位于衬底100的同一侧，形成正装结构的发光元件，也可以位于衬底100的不同侧，形成垂直结构的发光二极管，本实用新型对比不作特别限制。
本实用新型设置P型接触层260包括AlGaN层261和AlInGaN层262，其中AlInGaN层262由于In元素的加入，其功函数与金属或金属氧化物的功函数更接近，可以降低接触电阻,提高电洞注入效率；同时由于AlGaN层261较AlInGaN层262的能阶更高，可以有效加速电洞从P型接触层260向发光层230流动，提升电子电洞复合机率, 提高发光效率。
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 (11)
1.一种半导体发光元件，包括依次层叠的衬底、缓冲层、N型层、发光层、电子阻挡层、P型层、P型接触层以及分别与P型接触层和N型层电性连接的P电极和N电极，其特征在于：所述P型接触层包括AlGaN层和AlInGaN层。
2.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述P型接触层的厚度小于或者等于50埃。
3.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述AlGaN层的厚度小于或者等于50埃。
4.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述AlInGaN层的厚度小于或者等于50埃。
5.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述P型接触层的P型杂质浓度大于或等于5E19 cm-3。
6.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述缓冲层为非掺杂GaN层。
7.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电子阻挡层为P型AlGaN层。
8.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述P电极和N电极位于衬底的同一侧或不同侧。
9.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述P型接触层和P电极之间还包括电流扩展层。
10.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述P型接触层和电流扩展层之间还包括电流阻挡层。
11.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述衬底为平片衬底或者图形化衬底。
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