DE112020006856T5 - Epitaktische Struktur für Micro-LED und Verfahren zum Herstellen - Google Patents

Epitaktische Struktur für Micro-LED und Verfahren zum Herstellen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine epitaktische Struktur für Micro-LED, die mindestens eine N-Typ-Schicht, eine lichtemittierende Schicht und eine P-Typ-Schicht umfasst, wobei die lichtemittierende Schicht eine Quantentopfstruktur mit n Perioden aufweist und die Quantentopfstruktur in jeder Periode jeweils eine Topfschicht und eine Barriereschicht aufweist, wobei die Quantentopfstruktur mit n1 Perioden als der erste lichtemittierende Bereich definiert ist und die Quantentopfstruktur mit n2 Perioden als der zweite lichtemittierende Bereich definiert ist, wobei n1 und n2 größer als oder gleich 1 sind und n1+n2 kleiner als oder gleich n ist, wobei der erste lichtemittierende Bereich näher an der N-Typ-Schicht liegt als der zweite lichtemittierende Bereich, wobei die durchschnittlichen Bandlücken der Materialien der Barriereschichten der zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllen: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als der zweite lichtemittierende Bereich; und die durchschnittlichen Bandlücken der Materialien der Topfschichten der zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllen: der erste lichtemittierende Bereich ist größer/gleich dem zweiten lichtemittierenden Bereich. Die mit dieser epitaktischen Struktur bereitgestellten Micro-LEDs können es ermöglichen, dass die Stromdichte, die dem Spitzenwert der photoelektrischen Umwandlungseffizienz entspricht, weniger als 1A/cm2beträgt und dass die photoelektrische Umwandlungseffizienz um etwa 30 % verbessert wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Element für Micro-LED und gehört zum Gebiet der optoelektronischen Halbleitertechnologie.
  • Stand der Technik
  • Der Spitzenwert der photoelektrischen Umwandlungseffizienz bei den herkömmlichen epitaktischen Strukturen für LEDs entspricht einem Stromdichtebereich über 5A/cm2, wie in 9 dargestellt, und die meisten bestehenden Anwendungen werden im Bereich hoher Stromdichte (über 10A/cm2) eingesetzt. Die in Mobiltelefonen (oder Uhren und Armbändern) eingesetzten Micro-LEDs verbrauchen jedoch oft nur sehr geringe Ströme im nA-Bereich, was einer Stromdichte von 0,1 bis 1A/cm2 entspricht. Die photoelektrische Umwandlungseffizienz bei den herkömmlichen epitaktischen Strukturen liegt bei einer Stromdichte von weniger als 1A/cm2 in einem sehr instabilen Bereich, und bei geringen Änderungen des Stroms fällt die photoelektrische Umwandlungseffizienz ebenfalls auch rasch ab, was dazu führt, dass die Epiwafers mit herkömmlichen Strukturen nicht in den Produkten mit geringer Stromdichte eingesetzt werden können.
  • Daher besteht die Notwendigkeit, die LED-Epiwafers für Micro-LED-Chips bei Mobiltelefonen (oder Uhren, Armbändern) zu entwickeln, die einen Spitzenwert der photoelektrischen Umwandlungseffizienz im niedrigem Stromdichtebereich und eine stabile photoelektrische Umwandlungseffizienz aufweisen. Das Patent CN107833953A schlägt ein Verfahren zum Wachsen von Mehrfach-Quantentopfschichten für Micro-LEDs vor. Die MQW-Struktur besteht aus einer Topfschicht (InGaN) / Blockierschicht (GaN) / Barriereschicht (Zuführung von H2 in GaN), wobei H2 in die Barriereschicht geführt wird und eine Blockierschicht zwischen der Topfschicht und der Barriereschicht eingefügt wird, wodurch die Gitterqualität und die Spannung der Topfschicht und der Barriereschicht für MQW nur begrenzt verbessert werden können. Es ist deshalb notwendig, technische Lösungen vorzuschlagen, die eine weitere Verbesserung der Eigenschaften von Micro-LEDs beim Schwachstrom ermöglichen.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Um die Probleme des Standes der Technik zu lösen, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine epitaktische Struktur für Micro-LED und das Verfahren zum Herstellen bereitzustellen.
  • Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt die vorliegende Erfindung eine epitaktische Struktur für Micro-LED vor, die mindestens eine N-Typ-Schicht, eine lichtemittierende Schicht und eine P-Typ-Schicht umfasst, wobei die lichtemittierende Schicht eine Quantentopfstruktur mit n Perioden aufweist und die Quantentopfstruktur in jeder Periode jeweils eine Topfschicht und eine Barriereschicht aufweist, wobei die Quantentopfstruktur mit n1 Perioden als der erste lichtemittierende Bereich definiert ist, und die Quantentopfstruktur mit n2 Perioden als der zweite lichtemittierende Bereich definiert ist, wobei n1 und n2 größer als oder gleich 1 sind und n1+n2 kleiner als oder gleich n ist, wobei der erste lichtemittierende Bereich näher an der N-Typ-Schicht ist als der zweite lichtemittierende Bereich, wobei die durchschnittliche Bandlücke der Materialien der Barriereschichten der zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllt: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als der zweite lichtemittierende Bereich; und die durchschnittliche Bandlücke der Materialien der Topfschichten der zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllt: der erste lichtemittierende Bereich ist größer/gleich dem zweiten lichtemittierenden Bereich
  • Vorzugsweise umfasst die Quantentopfstruktur in jeder Periode im ersten lichtemittierenden Bereich mindestens eine erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht, eine dritte Barriereschicht und eine Topfschicht, wobei die zweite Barriereschicht zwischen der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht angeordnet ist, und in dem ersten lichtemittierenden Bereich die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschicht jeder Quantentopfstruktur größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise umfasst die Quantentopfstruktur in jeder Periode im zweiten lichtemittierenden Bereich mindestens eine erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht, eine dritte Barriereschicht, eine Topfschicht und eine vierte Barriereschicht, wobei die zweite Barriereschicht zwischen der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht angeordnet ist und die vierte Barriereschicht hinter der Topfschicht angeordnet ist, wobei in dem zweiten lichtemittierenden Bereich die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschicht jeder Quantentopfstruktur größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht, und die Bandlücke der Materialien der vierten Barriereschicht größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise liegen die Dicken der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht, der dritten Barriereschicht oder der vierten Barriereschicht im Bereich von 10 Ä bis 1000 Ä; und die Dicke der Topfschicht liegt im Bereich von 1 Ä bis 100 Å. Noch bevorzugter ist, dass das Verhältnis der Gesamtdicke der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht zur Dicke der Topfschicht in der Quantentopfstruktur in jeder Periode in einem Verhältnis von 5:1 bis 20:1 liegt, und die Dicke der vierten Barriereschicht zur Dicke der Topfschicht in einem Verhältnis von 5:1 bis 20:1 liegt.
  • Vorzugsweise ist in der Quantentopfstruktur in jeder Periode die Dicke der zweiten Barriereschicht größer als die Dicke der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise ist in der Quantentopfstruktur in jeder Periode in dem zweiten lichtemittierenden Bereich die Dicke der vierten Barriereschicht größer als die Dicke der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise sind die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht in den beiden Gruppen von lichtemittierenden Bereichen vollständig oder teilweise n-Typ dotiert und die vierte Barriereschicht ist unbeabsichtigt dotiert. Noch bevorzugter ist, dass die Konzentration der n-Typ-Dotierung im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2 liegt.
  • Vorzugsweise weist der erste lichtemittierende Bereich eine Periodenzahl von 1 bis 5 auf und der zweite lichtemittierende Bereich eine Periodenzahl von 1 bis 5. Die Materialzusammensetzungen der Quantentopfstruktur in jeder Periode im ersten und zweiten lichtemittierenden Bereich sind gleich.
  • Vorzugsweise besteht die Topfschicht aus dem Material AlxInyGa1-x-yN, und die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht, die dritte Barriereschicht und die vierte Barriereschicht bestehen aus dem Material ALpInqGa1-p-qN, wobei die Konditionen 0≤x<p<1; 0≤q<y<1 in der Quantentopfstruktur in jeder Periode gelten.
  • Vorzugsweise erfüllen der durchschnittliche Prozentsätze an Al-Anteil im Materialien der Barriereschichten in den beiden Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als der zweite lichtemittierende Bereich; und der durchschnittliche Prozentsätze an In-Anteil Materialien der Topfschichten in den beiden Gruppen von lichtemittierenden Bereichen erfüllen die folgende Bedingung: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als oder gleich dem zweiten lichtemittierenden Bereich. In jeder Quantentopfstruktur ist der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der zweiten Barriereschicht größer als der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht. In der Quantentopfstruktur in dem zweiten lichtemittierenden Bereich ist der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der vierten Barriereschicht größer als der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht oder des dritten Barriereschicht.
  • In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der lichtemittierende Bereich ferner einen dritten lichtemittierenden Bereich, wobei der dritte lichtemittierende Bereich eine Quantentopfstruktur mit n3 Perioden aufweist und zwischen dem ersten lichtemittierenden Bereich und dem zweiten lichtemittierenden Bereich angeordnet ist, wobei die Bandlücke der Barriereschicht im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen der im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich liegt; und die Bandlücke der Topfschicht im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen der im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich liegt.
  • Vorzugsweise liegt der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil der Barriereschichten im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen dem im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich; und der durchschnittliche Prozentsatz an In-Anteil der Topfschicht im dritten lichtemittierenden Bereich liegt zwischen dem im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich.
  • Vorzugsweise umfasst der dritte lichtemittierende Bereich eine erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht, eine dritte Barriereschicht und eine Topfschicht, wobei die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschicht in dem dritten lichtemittierenden Bereich größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise ist die Dicke der zweiten Barriereschicht im dritten lichtemittierenden Bereich größer als die Dicke der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise liegen die Dicken der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht im dritten lichtemittierenden Bereich im Bereich von 10 Ä bis 1000 Ä; und die Dicke der Topfschicht liegt im Bereich von 1 Ä bis 100 Ä. Die Gesamtdicke der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht zur Dicke der Topfschicht in dem dritten lichtemittierenden Bereich steht in einem Verhältnis von 5:1 bis 20: 1.
  • Vorzugsweise sind die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht in dem dritten lichtemittierenden Bereich vollständig oder teilweise n-Typ dotiert. Noch bevorzugter ist, dass die Konzentration der n-Dotierung im Bereich von 1E17/cm2~ 1E19/cm2 liegt.
  • Vorzugsweise weist der dritte lichtemittierende Bereich eine Periodenzahl von 0 bis 5 auf. Die Materialzusammensetzungen der Quantentopfstruktur in jeder Periode im dritten lichtemittierenden Bereich sind gleich.
  • Vorzugsweise besteht die Topfschicht im dritten lichtemittierenden Bereich aus dem Material AlxInyGa1-x-yN; und die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht bestehen aus dem Material ALpInqGa1-p-qN, wobei die Konditionen 0≤x<p<1; 0≤q<y<1 gelten.
  • Vorzugsweise ist in jeder Quantentopfstruktur im dritten lichtemittierenden Bereich der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der zweiten Barriereschicht größer als der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht.
  • Als ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der oben genannten epitaktischen Struktur für Micro-LED vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • (1) Ein Substrat wird bereitgestellt;
    • (2) Eine Keimbildungsschicht, eine N-Typ-Schicht und eine lichtemittierenden Schicht wachsen auf dem Substrat;
    • (3) Eine P-Typ-Schicht wächst.
  • Vorzugsweise ist die durchschnittliche Wachstumsrate der Barriereschicht im ersten lichtemittierenden Bereich größer als die durchschnittliche Wachstumsrate der Barriereschicht im zweiten lichtemittierenden Bereich. Und die durchschnittliche Wachstumsrate der Topfschicht im ersten lichtemittierenden Bereich ist größer als die durchschnittliche Wachstumsrate der Topfschicht im zweiten lichtemittierenden Bereich.
  • Vorzugsweise ist die durchschnittliche Wachstumsrate der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht in jeder Quantentopfstruktur kleiner als oder gleich der durchschnittlichen Wachstumsrate der zweiten Barriereschicht.
  • Vorzugsweise liegt die Wachstumsrate der Barriereschicht im Bereich von 0,1 bis 10 Å/s; und die Wachstumsrate der Topfschicht liegt im Bereich von 0 bis 1 Ä/s.
  • Vorzugsweise beträgt die Wachstumstemperatur der Barriereschicht im Bereich von 700-950°C; und die Wachstumstemperatur der Topfschicht beträgt im Bereich von 700-900°C.
  • Vorzugsweise weist das Wachstum der Barriereschicht und der Topfschicht in dem lichtemittierenden Verbundbereich ein kontinuierliches oder unterbrochenes Wachstum auf.
  • Als dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung die Mikro-LED dar, wobei die Mikro-LED die oben erwähnte epitaktische Struktur aufweist.
  • Vorzugsweise hat die Micro-LED eine horizontale Abmessung zwischen 1 µm * 1 µm - 300 µm * 300 µm.
  • Die Erfindung stellt ferner eine lichtemittierende Vorrichtung bereit, wobei die lichtemittierende Vorrichtung die oben erwähnte Micro-LED umfasst.
  • Die erfindungsgemäße epitaktische Struktur für Micro-LED und ihre Micro-LED weisen die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf:
    • (1) Die lichtemittierende Schicht ist mit einer Struktur vom lichtemittierenden Verbundbereich ausgelegt, wodurch der Überlauf von Ladungsträgern in dem lichtemittierenden Bereich wirksam unterdrückt wird und die Überlappung der Elektron-Loch-Wellenfunktion erhöht wird, während gleichzeitig eine wirksame Entlastung von Spannungen des Material im lichtemittierenden Bereich gewährleistet wird, so dass der Ladungsträgertransport und das Verbundverhalten bei geringer Strominjektion verbessert und der Wirkungsgrad der verbundenen Ladungsträgerstrahlung und die photoelektrische Umwandlungseffizienz erhöht werden.
    • (2) Durch Aufwachsen einer dünneren Topfschicht, dickerer Barriereschichten und mit einem größeren Dickenverhältnis der Barriereschicht zur Topfschicht in jedem lichtemittierenden Bereich wird die Defektdichte des MQW-Wachstums reduziert, wodurch die Wachstumsqualität des MQW deutlich verbessert wird und das nicht-strahlende Verbundzentrum reduziert wird, was schliesslich dazu führt, dass die Stromdichte, die dem Spitzenwert der photoelektrischen Umwandlungseffizienz entspricht, erheblich verringert wird, und der Spitzenwert der photoelektrischen Umwandlungseffizienz signifikant erhöht wird.
    • (3) Durch die Einstellung unterschiedlicher Wachstumsraten für verschiedene lichtemittierende Bereiche wird die Spannung für Gitterfehlanpassung zwischen den Barriereschichten und der Topfschicht im MQW-Bereich weiter verbessert werden, um die MQW-Kristallqualität zu erhöhen. Da die wichtigste lichtemittierende Schicht der LED hauptsächlich die lichtemittierende Schicht in der Nähe der P-Typ-Seite ist, kann die Spannung für Gitterfehlanpassung zwischen dem hohen In-Bereich und der unteren GaN-Schicht der lichtemittierenden Schicht weiter reduziert werden und die Gitterqualität des wichtigsten lichtemittierenden MQW-Bereichs bei Beibehaltung einer kurzen Wachstumszeit effektiv verbessert werden, wodurch die Produktionseffizienz schliesslich erhöht wird, indem die MQW (im ersten lichtemittierenden Bereich) in der Nähe der N-Typ-Seite mit einer relativ höheren Geschwindigkeit wächst und die MQW (im zweiten lichtemittierenden Bereich) in der Nähe der P-Typ-Schicht mit einer niedrigeren Geschwindigkeit wächst.
    • (4) In jeder Periode der Quantentopfstruktur werden die Wachstumsraten der Barriereschichten und der Topfschicht in verschiedenen Temperaturbereichen angepasst, wodurch die Spannung für Gitterfehlanpassung in den Barriereschichten und der Topfschicht während der Wachstumsperiode eines einzelnen lichtemittierenden Bereichs verbessert und somit die MQW-Kristallqualität erhöht werden können.
  • Figurenliste
  • Um die technischen Lösungen in den Ausführungsformen oder im Stand der Technik der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, folgt eine kurze Beschreibung der begefügten Zeichnungen, die bei der Beschreibung der Ausführungsformen oder des Standes der Technik verwendet werden müssen. Und es ist offensichtlich, dass sich die begefügten Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen. Allgemeine Fachleute in dem technischen Gebiet können weitere Zeichnungen ohne kreative Arbeit aus den beigefügten Zeichnungen ableiten.
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung der epitaxischen Struktur der Ausführungsform 1.
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur im ersten lichtemittierenden Bereich der Ausführungsform 1.
    • 3 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur im dritten lichtemittierenden Bereich der Ausführungsform 1.
    • 4 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur der zweiten lichtemittierenden Bereich der Ausführungsform 1.
    • 5 zeigt eine schematische Darstellung der Energieband-Struktur des lichtemittierenden Verbundbereichs der Ausführungsform 1.
    • 6 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur im ersten lichtemittierenden Bereich der Ausführungsform 2.
    • 7 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur im dritten lichtemittierenden Bereich der Ausführungsform 2.
    • 8 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur im zweiten lichtemittierenden Bereich der Ausführungsform 2.
    • 9 zeigt ein Trenddiagramm von WPE (photoelektrischer Umwandlungswirkungsgrad) - J (Stromdichte) einer herkömmlichen epitaxischen Struktur für LED.
    • 10 zeigt den Vergleich der Leuchtdichte (LOP) - Wellenlänge (WLD) der epitaktischen Struktur für Micro-LED der Ausführungsform 1 mit der herkömmlichen Struktur bei einer Stromdichte von 0,5 A/cm2.
    • 11 zeigt den Vergleich der Prüfdaten von WPE (photoelektrischer Umwandlungswirkungsgrad) - J (Stromdichte) der epitaktischen Struktur für Micro-LED der Ausführungsform 1 mit der herkömmlichen Struktur.
  • Ergänzende Bezugszeichen in den Figuren: Substrat 1, U-GaN-Schicht 2, N-GaN-Schicht 3, Spannungsentlastungsschicht 4, erster lichtemittierender Bereich 5 (einschließlich der ersten Barriereschicht 5A, der zweiten Barriereschicht 5B, der dritten Barriereschicht 5C und der Topfschicht 5D), dritter lichtemittierender Bereich 6 (einschließlich der ersten Barriereschicht 6A, der zweiten Barriereschicht 6B, der dritten Barriereschicht 6C und der Topfschicht 6D), zweiter lichtemittierender Bereich 7 (einschließlich der ersten Barriereschicht 7A, der zweiten Barriereschicht 7B, der dritten Barriereschicht 7C, der Topfschicht 7D und der vierten Barriereschicht 7G), PGaN-Schicht 8, erste Topfschicht 52D/62D/72D, zweite Topfschicht 52E/62E/72E und dritte Topfschicht 52F/62F/72F.
  • Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Beispielen detailliert beschrieben, so dass der Prozess der Realisierung, wie die Erfindung mit technischen Mitteln die technischen Probleme löst und technische Effekte erzielt, vollständig verstanden und entsprechend umgesetzt werden kann. Es ist zu beachten, dass die einzelnen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und die einzelnen Merkmale der Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können und die sich daraus ergebenden technischen Lösungen in den Schutzbereich der Erfindung fallen, sofern sie nicht in Konflikt miteinander stehen.
  • Ausführungsform 1
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 und aufgrund des Zwecks der vorliegenden Erfindung stellt diese Ausführungsform eine epitaktische Struktur für Micro-LED und ein Verfahren zum Herstellen bereit, das die folgenden Prozessschritte umfasst:
    • (1) Ein Substrat 1 wird bereitgestellt: Mindestens eines der folgenden Materialien kann verwendet werden: Saphir (Al2O3), mit AlN oder SiNx beschichtetes Saphir (Al2O3), Ga2O3, mit einer Beschichtung von AlN oder SiNxGa2O3, SiC, GaN, ZnO, Si oder Ge, wobei in dieser Ausführungsform vorzugsweise ein mit AlN beschichtetes Saphirsubstrat verwendet wird.
    • (2) Epitaxiales Wachstum der Keimbildungsschicht auf dem Substrat 1 (in den Figuren nicht dargestellt): Vorzugsweise wird das AlGaN-Material ausgewählt und als epitaktisches Wachstumsverfahren kann das MOCVD-Verfahren (metallorganische chemische Gasphasenabscheidung), das MBE-Verfahren (Molekularstrahlepitaxie), das CVD-Verfahren (chemische Gasphasenabscheidung), das HVPE-Verfahren (Hydrid-Gasphasenepitaxie), das PECVD-Verfahren (plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung) verwendet werden, vorzugsweise das MOCVD-Verfahren, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Das mit AlN beschichtete Saphirsubstrat wird in eine Kammer für metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) gelegt und hydriert, um Verunreinigungen von der Substratoberfläche zu entfernen, und dann wird die Temperatur bis auf etwa 500-600 °C reduziert, wodurch eine Keimbildungsschicht mit einer Dicke von etwa 20 nm wächst.
    • (3) Epitaktisches Wachstum der U-GaN-Schicht 2 und der N-GaN-Schicht 3 auf der Keimbildungsschicht der Reihe nach, wobei die U-GaN-Schicht 2 dazu dient, die Gitterfehlanpassung zu reduzieren, die durch den Unterschied in den Gitterkonstanten zwischen dem Substrat und der N-GaN-Schicht verursacht wird, und die kristallinen Eigenschaften der Halbleiterschicht zu verstärken, die auf dieser Schicht gebildet wird, was nicht durch diese Ausführungsform begrenzt ist. Das Wachstum der U-GaN-Schicht 2 erfolgt im 3D-Modus + 2D-Modus auf der Grundlage der Keimbildungsschicht, wobei zunächst Inseln gebildet werden, um die Versetzungslenkung und -verschmelzung zu maximieren, und dann in den 2D-Modus gewechselt wird, um eine flache Oberfläche mit einer Wachstumsdicke von etwa 1 - 3 um zu bilden. Die N-GaN-Schicht 3 wächst dann mit einer Dicke von 1 bis 3 um und einer Konzentration der Dotierung im Bereich von 1E19 bis 2,5E19/cm2 auf.
    • (4) Die Temperatur wird dann bis auf 750 - 950°C reduziert, wobei die Spannungsentlastungsschicht 4 vorzugsweise mit dem Material InGaN und GaN in Form von alternierenden Übergitterstrukturen oder Kombinationen dieser Materialien wächst, um die Fehlanpassungsversetzungen zwischen dem Material mit hohem In-Anteil und dem untereren GaN-Material der lichtemittierenden Schicht in den nachfolgenden Schritten weiter zu reduzieren, die Spannungen abzubauen und die Kristallqualität zu verbessern.
    • (5) Der erste lichtemittierende Bereich 5 wird bis auf die Temperatur der Barriereschicht von 800 - 900°C konditioniert, wobei die erste Barriereschicht 5A wächst. In dieser Ausführungsform wächst vorzugsweise die erste Barriereschicht aus dem Si GaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von ca 0,9Ä/s auf, wobei die Dicke von 5 - 50Ä beträgt und das Si-Dotierungsniveau im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2 liegt. Nachdem das Wachstum der ersten Barriereschicht 5A abgeschlossen ist, wird die Temperatur um 10 - 50°C erhöht, damit die zweite Barriereschicht 5B aus dem Si AlGaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von ca. 1,5Ä/s wächst, wobei die Dicke etwa 30 - 100Ä beträgt. Es wird TMAL 2sccm zugeführt, und der Al-Anteil beträgt etwa 1-10%, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 1,5%, und die Konzentration der Si-Dotierung liegt im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2. Nachdem das Wachstum der zweiten Barriereschicht 5B abgeschlossen ist, wird die Zuführung von TMAL aufgehört und die Temperatur um 10 - 50°C reduziert, damit die dritte Barriereschicht 5C aus dem Si GaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von ca. 0,9Ä/s wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 50Ä beträgt und die Konzentration der Si-Dotierung im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2 liegt. Nachdem das Wachstum der dritten Barriereschicht 5C abgeschlossen ist, wird die Zuführung von SiH4 aufgehört und die Temperatur bis auf 700 - 800°C reduziert, damit die Topfschicht 5D aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von ca. 0,3 Å/s bei Zuführung von TMIN 800sccm wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 50Å beträgt, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 20Å, und der durchschnittliche In-Anteil der Topfschicht ca. 18% beträgt. Die Periodenanzahl im ersten lichtemittierenden Bereich liegt zwischen 1 und 5, und die Materialzusammensetzung der Quantentopfstruktur ist in jeder Periode gleich. In dieser Ausführungsform wird die Anzahl des abwechselnden Stapelns im ersten lichtemittierenden Bereich vorzugsweise 2 gewählt. Dabei ist die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschichte größer als oder gleich der Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht und oder des dritten Barriereschichte, um den Trägerüberlauf wirksam zu unterdrücken und die Energieband-Struktur im lichtemittierenden Bereich anzupassen. Die Veränderungen der Temperatur und der Wachstumsrate der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht zielen darauf ab, die Produktionseffizienz zu erhöhen und zugleich die Kristallqualität der Materialien im MQW-Bereich zu verbessern, indem die Wachstumsrate der Barriereschichten in verschiedenen Temperaturbereichen angepasst wird.
    • (6) Der dritte lichtemittierende Bereich 6 wächst durch den Temperaturanstieg bis auf 800 - 900°C auf, wobei die erste Barriereschicht 6A zuerst wächst. In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise das GaN-Material für die Schicht mit unbeabsichtigter Dotierung verwendet, wobei die Dicke von 5 - 50Ä und die Wachstumsrate von ca 0,6Ä/s betragen. Nachdem das Wachstum der ersten Barriereschicht 6A abgeschlossen ist, wird die Temperatur um 10 - 50°C erhöht, damit die zweite Barriereschicht 6B aus dem Si AlGaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von ca. 0,9Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 30 - 100Å beträgt. Es wird TMAL 2,5sccm zugeführt, und der Al-Anteil beträgt etwa 1-10%, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 2%, und die Konzentration der Si-Dotierung liegt im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2. Nachdem das Wachstum der zweiten Barriereschicht 6B abgeschlossen ist, wird die Zuführung von TMAL aufgehört und die Temperatur um 10 - 50°C reduziert, damit die dritte Barriereschicht 6C aus dem Si GaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von ca. 0,6Ä/s wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 50Ä beträgt und die Konzentration der Si-Dotierung im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2 liegt. Nachdem das Wachstum der dritten Barriereschicht 6C abgeschlossen ist, wird die Zuführung von SiH4 aufgehört und die Temperatur bis auf 700 - 800°C reduziert, damit die Topfschicht 6D aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von ca 0,2Ä/s bei Zuführung von TMIN 900sccm wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 50Å, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 20Å, beträgt und der durchschnittliche In-Anteil der Topfschicht ca. 19% beträgt. Die Periodenanzahl im dritten lichtemittierenden Bereich liegt zwischen 0 und 5, und die Materialzusammensetzung der Quantentopfstruktur ist in jeder Periode gleich. In dieser Ausführungsform wird die Anzahl des abwechselnden Stapelns im dritten lichtemittierenden Bereich vorzugsweise 2 gewählt. Dabei ist die durchschnittliche Bandlücke der Barriereschichten im dritten lichtemittierenden Bereich größer als die durchschnittliche Bandlücke der Barriereschichten im ersten lichtemittierenden Bereich, und die durchschnittliche Bandlücke der Topfschichten im dritten lichtemittierenden Bereich ist kleiner als die durchschnittliche Bandlücke im ersten lichtemittierenden Bereich, um effektiv sicherzustellen, dass der Ladungsträgerüberlauf im lichtemittierenden Bereich in der Nähe der P-Typ-Seite effektiv unterdrückt wird, und zugleich die Spannung der Materialien in dem lichtemittierenden Bereich effektiv entlastet wird, so dass der Ladungsträgertransport und das Verbundverhalten bei geringer Strominjektion verbessert wird. Die Wachstumsrate der Barriereschichten im dritten lichtemittierenden Bereich ist kleiner als oder gleich der Wachstumsrate der Barriereschichten im ersten lichtemittierenden Bereich, und die Wachstumsrate der Topfschichten im dritten lichtemittierenden Bereich ist kleiner als oder gleich der Wachstumsrate der Topfschichten der ersten lichtemittierenden Bereich, um eine bessere Kristallqualität durch den lichtemittierenden Bereich nahe der P-Typ-Seite und eine niedrigere Wachstumsrate zu erhalten.
    • (6) Nach dem Wachstum des dritten lichtemittierenden Bereichs wächst der zweite lichtemittierende Bereich 7 durch den Temperaturanstieg bis auf 800 - 900°C auf, wobei die erste Barriereschicht 7A zuerst wächst. In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise das GaN-Material für die Schicht mit unbeabsichtigter Dotierung verwendet, wobei die Dicke von 5 - 50Ä und die Wachstumsrate von ca 0,3Ä/s betragen. Nachdem das Wachstum der ersten Barriereschicht 7A abgeschlossen ist, wird die Temperatur um 10 - 50°C erhöht, damit die zweite Barriereschicht 7B aus dem Si AlGaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von etwa 0,5Ä/s wächst, wobei die Dicke etwa 30 - 100Å beträgt. Es wird TMAL 3sccm zugeführt, und der Al-Anteil beträgt etwa 1-10%, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 2,5%, und die Konzentration der Si-Dotierung liegt im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2. Nachdem das Wachstum der zweiten Barriereschicht 7B abgeschlossen ist, wird die Zuführung von TMAL aufgehört und die Temperatur um 10 - 50°C reduziert, damit die dritte Barriereschicht 7C aus dem Si GaN-dotierten Material mit einer Wachstumsrate von ca. 0,3Ä/s wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 50Ä beträgt. Nachdem das Wachstum der dritten Barriereschicht 7C abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis auf 700 - 800°C reduziert, damit die Topfschicht 7D aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von ca. 0,1Å/s bei Zuführung von TMIN 1.000sccm wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 50Å, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 20Å, beträgt und der durchschnittliche In-Anteil der Topfschicht ca. 20% beträgt. Nachdem das Wachstum der Topfschicht abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis auf 800 - 900°C erhöht, damit die vierte Barriereschicht 7G aus dem Material GaN/AlGaN mit einer Wachstumsrate von ca. 0,5Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 50 - 100Å beträgt und der durchschnittliche Al-Anteil der vierten Barriereschicht ca. 5 - 50% beträgt, in dieser Ausführungsform vorzugsweise 15%. Die Periodenanzahl im dritten lichtemittierenden Bereich liegt zwischen 1 und 5, und die Materialzusammensetzung der Quantentopfstruktur ist in jeder Periode gleich. In dieser Ausführungsform wird die Anzahl des abwechselnden Stapelns im dritten lichtemittierenden Bereich vorzugsweise 1 gewählt. Wie in 5 gezeigt, ist die durchschnittliche Bandlücke der Barriereschichten im zweiten lichtemittierenden Bereich größer als die durchschnittliche Bandlücke im dritten lichtemittierenden Bereich und ersten lichtemittierenden Bereich, und die durchschnittliche Bandlücke der Topfschichten im zweiten lichtemittierenden Bereich ist kleiner als die durchschnittliche Bandlücke im dritten lichtemittierenden Bereich und ersten lichtemittierenden Bereich; und die Bandlücke des Materials der vierten Barrierenschicht ist größer als oder gleich der Bandlücke der Materialien der ersten Barrierenschicht, der zweiten Barrierenschicht und der dritten Barrierenschicht. Die Bandlücke der Materialien der vierten Barrierenschicht ist am höchsten ausgelegt, um den Elektroüberlauf effektiv zu verhindern und den Ladungsträgertransport und das Verbundverhalten bei geringer Strominjektion zu verbessern. Die Wachstumsrate der Topfschichten im zweiten lichtemittierenden Bereich ist kleiner als oder gleich der Wachstumsrate der Topfschichten im dritten lichtemittierenden Bereich und im ersten lichtemittierenden Bereich, um eine bessere Kristallqualität durch den lichtemittierenden Bereich in der Nähe der P-Typ-Seite und eine niedrigere Wachstumsrate zu erhalten, wodurch das Verbundverhalten der Ladungsträger bei geringer Stromininjektion verbessert und somit die lichtemittierende Effizienz bei geringer Stromininj ektion erhöht wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Ausführungsform die Effizienz der Ladungsträgerinjektion und die Effizienz der Verbindung durch die Gestaltung der Verbindungsstruktur der lichtemittierenden Bereiche für MQW verbessert werden, was den Überlauf von Ladungsträgern wirksam unterdrücken und den Elektron-Loch-Wellenfunktionsübergang erhöhen kann, wodurch der Ladungsträgertransport und das Verbundverhalten bei geringer Strominjektion verbessert werden. Durch Steuerung der Dicke und der Wachstumsrate in verschiedenen Wachstumsbereichen von MQW wird die Gitterfehlanpassung zwischen den MQW und der unteren Schicht und den Topfschichten bzw. Barriereschichten in den MQW reduziert, um die Spannungen zu verringern und die Qualität des MQW-Wachstums zu verbessern, wodurch sich der Spitzenwirkungsgrad in Richtung einer geringen Stromdichte bewegt und die Beleuchtungseffizienz bei niedrigen Strömen verbessert.
    • (8) Nach dem Aufwachsen der lichtemittierenden Schicht wächst eine Niedertemperatur-P-Schicht auf, um einerseits die MQW vor späteren Hochtemperaturschäden zu schützen und andererseits eine höhere Lochinjektion zu ermöglichen.
    • (9) Anschließend wachsen die Hochtemperatur-PAlGaN- und Hochtemperatur-PGaN-Schichten bei erhöhter Temperatur auf, um die Oberfläche zu füllen.
    • (10) Unter Verwendung des Epiwafers dieser epitaktischen Struktur wird LED-Chip mit einer horizontalen Größe von 19 µm * 31 µm hergestellt und im Chipzustand getestet, wie in 10 mit Daten gezeigt, wobei die Helligkeit im Vergleich zur herkömmlichen Struktur bei einer Stromdichte von 0,5 A/cm2 um etwa 30 % verbessert wird. Nach der Verpackung wird die photoelektrische Umwandlungseffizienz (WPE) in Abhängigkeit von der Stromdichte (J) getestet, wie in 11 mit Daten gezeigt, wobei die Stromdichte (J), die dem Spitzenwert der photoelektrischen Umwandlungseffizienz (Peak-WPE) entspricht, von 4,0 A/cm2 auf 0,7 A/cm2 reduziert wird.
  • Ausführungsform 2
  • In dieser Ausführungsform ist eine alternative Ausführungsform vorgesehen, die im Folgenden näher erläutert wird.
  • Der lichtemittierende Bereich wird wie folgt beschrieben: Im Unterschied zur Ausführungsform 1 handelt es sich bei dieser Ausführungsform um ein Design mit mehreren Topfschichten, das im Folgenden näher erläutert wird:
    • Der erste lichtemittierende Bereich: Siehe 6. Nachdem das Wachstum der dritten Barriereschicht 5C abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis zur Temperatur der Topfschicht (700 - 800°C) reduziert, wobei die erste Topfschicht 52D aus dem Material InGaN durch Zuführung von TMIN 1000sccm mit einer Wachstumsrate von etwa 0,6Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 3 - 8Å beträgt. Nachdem das Wachstum der ersten Topfschicht abgeschlossen ist, wird die zweite Topfschicht 52E aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von etwa 0,3Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 15Ä beträgt. Nachdem das Wachstum der zweiten Topfschicht abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis zur Temperatur der Barriereschicht (800 - 900°C) erhöht, wobei die dritte Topfschicht 52F aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von etwa 0,6Ä/s wächst, wobei die Dicke etwa 3 - 8Ä und der durchschnittliche In-Anteil von ca. 20% betragen.
  • Der dritte lichtemittierende Bereich: Siehe 7. Nachdem das Wachstum der dritten Barriereschicht 6C abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis zur Temperatur der Topfschicht (700 - 800°C) reduziert, wobei die erste Topfschicht 62D aus dem Material InGaN durch Zuführung von TMIN 1000sccm mit einer Wachstumsrate von etwa 0,4Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 3 - 8Å beträgt. Nachdem das Wachstum der ersten Topfschicht abgeschlossen ist, wird die zweite Topfschicht 62E aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von etwa 0,2Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 15Ä beträgt. Nachdem das Wachstum der zweiten Topfschicht abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis zur Temperatur der Barriereschicht (800 - 900°C) erhöht, wobei die dritte Topfschicht 62F aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von etwa 0,4Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 3 - 8Ä und der durchschnittliche In-Anteil von ca. 20% betragen.
  • Der zweite lichtemittierende Bereich: Siehe 8. Nachdem das Wachstum der dritten Barriereschicht 7C abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis zur Temperatur der Topfschicht (700 - 800°C) reduziert, wobei die erste Topfschicht 72D aus dem Material InGaN durch Zuführung von TMIN 1000sccm mit einer Wachstumsrate von etwa 0,2Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 3 - 8Å beträgt. Nachdem das Wachstum der ersten Topfschicht 72D abgeschlossen ist, wird die zweite Topfschicht 72E aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von etwa 0,1Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 5 - 15Ä beträgt. Nachdem das Wachstum der zweiten Topfschicht 72E abgeschlossen ist, wird die Temperatur bis zur Temperatur der Barriereschicht (800 - 900°C) erhöht, wobei die dritte Topfschicht 72F aus dem Material InGaN mit einer Wachstumsrate von etwa 0,1Å/s wächst, wobei die Dicke etwa 3 - 8Ä und der durchschnittliche In-Anteil von ca. 20% betragen.
  • Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Design mit mehreren Topfschichten, um die Spannung für Gitterfehlanpassung zwischen der Topfschicht und der Barriereschicht mit hohem In-Anteil weiter zu reduzieren. Mit diesem Design wird die Fehlanpassungsspannung der Barriereschicht und der Topfschicht in einer einzigen Wachstumsperiode weiter verbessert, indem die Wachstumsrate der Topfschichten in verschiedenen Temperaturbereichen angepasst werden, wodurch die MQW-Kristallqualität und somit die Eigenschaften für Schwachstrom von Bauelementen verbessert werden.
  • Ausführungsform 3
  • In dieser Ausführungsform ist eine alternative Ausführungsform vorgesehen, die im Folgenden näher erläutert wird. Der Unterschied zur Ausführungsform 1 besteht darin, dass der lichtemittierende Verbundbereich in Form einer Kombination aus einem ersten lichtemittierenden Bereich und einem zweiten lichtemittierenden Bereich vorliegt.
  • Ausführungsform 4
  • In dieser Ausführungsform ist eine alternative Ausführungsform vorgesehen, die im Folgenden näher erläutert wird. Epitaktische Struktur: Substrat, Keimbildungsschicht, UGaN-Schicht, NGaN-Schicht, Entspannungsschicht, P-Typ-Schicht. Lichtemittierende Bereiche: Der Unterschied zur Ausführungsform 1 liegt darin, dass das Material der vierten Barriereschicht im zweiten lichtemittierenden Bereich eine Kombination aus GaN/AlGaN/AlN oder eine Kombination ihrer überlappenden Strukturen aufweist, wie (GaN/AlGaN/AlN) N-fach überlappend, (GaN/AlGaN) N-fach überlappend/AlN, GaN/(AlGaN/AlN) N-fach überlappend, wobei 1 ≤ N ≤ 20 gilt und der durchschnittliche Al-Anteil im Bereich von 5% bis 50% liegt. Die vierte Barriereschicht dieser Ausführungsform weist eine Struktur von der Kombination aus GaN/AlGaN/AlN oder eine überlappende Kombination auf, um den Elektronenüberlauf weiter zu reduzieren, die Überlappung der Elektronen-Loch-Wellenfunktion zu erhöhen, wodurch das Verbundverhalten der Ladungsträger bei geringer Stromininjektion verbessert und somit die lichtemittierende Effizienz bei geringer Stromdichte erhöht wird.
  • Die vorstehenden Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung der Grundsätze und der Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung und sollen die Erfindung nicht einschränken. Jeder Fachmann, der mit dieser Technik vertraut ist, kann die obigen Ausführungsformen modifizieren oder abändern, ohne den Geist und den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verletzen. Dementsprechend werden alle gleichwertigen Modifikationen oder Änderungen, die von Personen mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet der Technik vorgenommen werden, ohne von dem Geist und den technischen Ideen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, von den Patentansprüchen der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 107833953 A [0003]

Claims (35)

  1. Epitaktische Struktur für Micro-LED, die mindestens eine N-Typ-Schicht, eine lichtemittierende Schicht und eine P-Typ-Schicht umfasst, wobei die lichtemittierende Schicht eine Quantentopfstruktur mit n Perioden aufweist und die Quantentopfstruktur in jeder Periode jeweils eine Topfschicht und eine Barriereschicht aufweist, wobei die Quantentopfstruktur mit n1 Perioden als der erste lichtemittierende Bereich definiert ist, und die Quantentopfstruktur mit n2 Perioden als der zweite lichtemittierende Bereich definiert ist, wobei n1 und n2 größer als oder gleich 1 sind und n1+n2 kleiner als oder gleich n ist, wobei der erste lichtemittierende Bereich näher an der N-Typ-Schicht ist als der zweite lichtemittierende Bereich, wobei die durchschnittlichen Bandlücken der Materialien der Barriereschichten der zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllen: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als der zweite lichtemittierende Bereich; und die durchschnittlichen Bandlücken des Materialien der Topfschichten der zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllen: der erste lichtemittierende Bereich ist größer/gleich dem zweiten lichtemittierenden Bereich.
  2. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantentopfstruktur in jeder Periode im ersten lichtemittierenden Bereich mindestens eine erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht, eine dritte Barriereschicht und eine Topfschicht umfasst, wobei die zweite Barriereschicht zwischen der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht angeordnet ist, und in dem ersten lichtemittierenden Bereich die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschicht jeder Quantentopfstruktur größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  3. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantentopfstruktur in jeder Periode im zweiten lichtemittierenden Bereich mindestens eine erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht, eine dritte Barriereschicht, eine Topfschicht und eine vierte Barriereschicht umfasst, wobei die zweite Barriereschicht zwischen der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht angeordnet ist und die vierte Barriereschicht hinter der Topfschicht angeordnet ist, wobei in dem zweiten lichtemittierenden Bereich die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschicht jeder Quantentopfstruktur größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht, und die Bandlücke der Materialien der vierten Barriereschicht größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  4. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicken der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht, der dritten Barriereschicht oder der vierten Barriereschicht im Bereich von 10 Ä bis 1000 Ä liegen; und dass die Dicke der Topfschicht im Bereich von 1 Ä bis 100 Å liegt.
  5. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht zur Dicke der Topfschicht in der Quantentopfstruktur in jeder Periode in einem Verhältnis von 5:1 bis 20:1 liegt.
  6. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der vierten Barriereschicht zur Dicke der Topfschicht in einem Verhältnis von 5:1 bis 20:1 liegt.
  7. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Quantentopfstruktur in jeder Periode die Dicke der zweiten Barriereschicht größer ist als die Dicke der ersten Barriereschicht oder die dritte Barriereschicht.
  8. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Quantentopfstruktur in jeder Periode in dem zweiten lichtemittierenden Bereich die Dicke der vierten Barriereschicht größer ist als die Dicke der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  9. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht vollständig oder teilweise n-Typ dotiert sind und die vierte Barriereschicht unbeabsichtigt dotiert ist.
  10. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den zwei Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht vollständig oder teilweise vom n-Typ dotiert sind und die Konzentration der n-Typ-Dotierung im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2 liegt.
  11. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste lichtemittierende Bereich eine Periodenzahl von 1 bis 5 aufweist und der zweite lichtemittierende Bereich eine Periodenzahl von 1 bis 5 aufweist.
  12. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfschicht aus dem Material AlxInyGa1-x-yN besteht, und die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht, die dritte Barriereschicht und die vierte Barriereschicht aus dem Material ALpInqGa1-p-qN bestehen, wobei die Konditionen 0 ≤ x < p < 1; 0 ≤ q < y < 1 in der Quantentopfstruktur in jeder Periode gelten.
  13. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Materialien der Barriereschicht in den beiden Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllt: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als der zweite lichtemittierende Bereich; dass die durchschnittlichen Prozentsätze an In-Anteil in den Materialien der Topfschichten in den beiden Gruppen von lichtemittierenden Bereichen die folgende Bedingung erfüllen: der erste lichtemittierende Bereich ist kleiner als oder gleich dem zweiten lichtemittierenden Bereich.
  14. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Quantentopfstruktur der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Material der zweiten Barriereschicht größer ist als der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil in den Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  15. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Quantentopfstruktur in jeder Periode in dem zweiten lichtemittierenden Bereich der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil im Material der vierten Barriereschicht größer ist als der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil in den Materialien der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  16. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtemittierende Bereich ferner einen dritten lichtemittierenden Bereich umfasst, wobei der dritte lichtemittierende Bereich eine Quantentopfstruktur mit n3 Perioden aufweist und zwischen dem ersten lichtemittierenden Bereich und dem zweiten lichtemittierenden Bereich angeordnet ist, wobei die Bandlücke der Barriereschicht im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen der im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich liegt; und die Bandlücke der Topfschicht im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen der im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich liegt.
  17. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil der Barriereschicht im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen dem im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich liegt; und der durchschnittliche Prozentsatz an In-Anteil der Topfschicht im dritten lichtemittierenden Bereich zwischen dem im ersten lichtemittierenden Bereich und im zweiten lichtemittierenden Bereich liegt.
  18. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte lichtemittierende Bereich eine erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht, eine dritte Barriereschicht und eine Topfschicht umfasst, wobei die Bandlücke der Materialien der zweiten Barriereschicht in dem dritten lichtemittierenden Bereich größer ist als die Bandlücke der Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  19. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der zweiten Barriereschicht in dem dritten lichtemittierenden Bereich größer ist als die Dicke der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  20. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicken der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht in dem dritten lichtemittierenden Bereich im Bereich von 10 Ä bis 1000 Ä liegen; und die Dicke der Topfschicht im Bereich von 1 Å bis 100 Å liegt.
  21. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten lichtemittierenden Bereich die Gesamtdicke der ersten Barriereschicht, der zweiten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht zur Dicke der Topfschicht in einem Verhältnis von 5:1 bis 20:1 steht.
  22. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten lichtemittierenden Bereich die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht vollständig oder teilweise n-Typ dotiert sind, wobei die Konzentration der n-Dotierung im Bereich von 1E17/cm2 - 1E19/cm2 liegt.
  23. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte lichtemittierende Bereich eine Periodenzahl von 0 bis 5 aufweist.
  24. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfschicht im dritten lichtemittierenden Bereich aus dem Material AlxInyGa1-x-yN besteht; und die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und die dritte Barriereschicht aus dem Material ALpInqGa1-p-qN bestehen, wobei die Konditionen 0 ≤ x < p < 1; 0 ≤ q < y < 1 gelten.
  25. Epitaktische Struktur für Micro-LED nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Quantentopfstruktur im dritten lichtemittierenden Bereich der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil in den Materialien der zweiten Barriereschicht größer ist als der durchschnittliche Prozentsatz an Al-Anteil in den Materialien der ersten Barriereschicht oder der dritten Barriereschicht.
  26. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (1) Ein Substrat wird bereitgestellt; (2) Eine Keimbildungsschicht, eine N-Typ-Schicht und eine lichtemittierenden Schicht wachsen auf dem Substrat; (3) Eine P-Typ-Schicht wächst.
  27. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Wachstumsrate der Barriereschicht im ersten lichtemittierenden Bereich größer ist als die durchschnittliche Wachstumsrate der Barriereschicht im zweiten lichtemittierenden Bereich.
  28. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Wachstumsrate der Topfschicht im ersten lichtemittierenden Bereich größer ist als die durchschnittliche Wachstumsrate der Topfschicht im zweiten lichtemittierenden Bereich.
  29. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Wachstumsrate der ersten Barriereschicht und der dritten Barriereschicht in jeder Quantentopfstruktur kleiner als oder gleich der durchschnittlichen Wachstumsrate der zweiten Barriereschicht ist.
  30. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachstumsrate der Barriereschicht im Bereich von 0,1 bis 10 Å/s liegt; die Wachstumsrate der Topfschicht im Bereich von 0 bis 1 Å/s liegt.
  31. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachstumstemperatur der Barriereschicht im Bereich von 700 - 950°C beträgt; und die Wachstumstemperatur der Topfschicht im Bereich von 700 - 900°C beträgt.
  32. Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Struktur für Micro-LED nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachstum der Barriereschichten und der Topfschicht in dem lichtemittierenden Verbundbereich ein kontinuierliches oder unterbrochenes Wachstum aufweist.
  33. Mikro-LED, dadurch gekennzeichnet, dass sie die epitaktische Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 25 aufweist.
  34. Micro-LED nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Micro-LED eine horizontale Abmessung zwischen 1 µm * 1 µm - 300 µm * 300 µm hat.
  35. Lichtemittierende Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Micro-LED nach Anspruch 33 umfasst.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112864289A (zh) * 2021-02-08 2021-05-28 厦门大学 一种低电流Micro LED芯片外延结构及其制备方法
CN116190522B (zh) * 2023-04-26 2023-07-11 江西兆驰半导体有限公司 一种高光效发光二极管外延片及其制备方法
CN116504894B (zh) * 2023-06-27 2024-05-14 江西兆驰半导体有限公司 GaN基LED外延片及其生长工艺、LED
CN117253948B (zh) * 2023-11-20 2024-03-08 江西兆驰半导体有限公司 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107833953A (zh) 2017-09-12 2018-03-23 合肥惠科金扬科技有限公司 microLED多量子阱层生长方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084041A (ja) 2000-09-08 2002-03-22 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子とそれを含む光学装置
JP4571372B2 (ja) 2002-11-27 2010-10-27 ローム株式会社 半導体発光素子
JP2009059784A (ja) 2007-08-30 2009-03-19 Sharp Corp 窒化物系半導体発光素子
KR100993085B1 (ko) * 2009-12-07 2010-11-08 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛
JP4940317B2 (ja) * 2010-02-25 2012-05-30 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
CN102368519B (zh) * 2011-10-27 2016-04-20 华灿光电股份有限公司 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法
BR112014011807A2 (pt) * 2011-11-18 2017-05-16 Luxvue Tech Corp método para a formação de uma estrutura de micro led e um conjunto de estruturas de microled com uma camada isolante de maneira elétrica
JP2014067893A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US20160359299A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Ostendo Technologies, Inc. Multi-Color Light Emitting Structures with Fixed or Variable Emission Color
US10133426B2 (en) * 2015-06-18 2018-11-20 X-Celeprint Limited Display with micro-LED front light
CN106410005B (zh) * 2016-10-18 2018-09-04 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基led外延片及其生长方法
CN107316925B (zh) * 2017-08-17 2019-03-12 合肥彩虹蓝光科技有限公司 紫光led外延结构及其生长方法
CN108365064B (zh) * 2018-03-26 2019-05-24 郭秀丽 一种多量子阱发光二极管及其制备方法
CN109904288B (zh) * 2019-01-18 2020-04-14 华灿光电（浙江）有限公司 氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107833953A (zh) 2017-09-12 2018-03-23 合肥惠科金扬科技有限公司 microLED多量子阱层生长方法

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