TW201338197A - 具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件 - Google Patents

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Abstract

一種具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，包含：基板；n-型半導體層，設置在基板上，n-型半導體層具有第一部份及第二部份；具有漸變含量之電洞穿隧層，設置在n-型半導體層之第一部份上；電子阻擋層，設置在具有漸變含量之電洞穿隧層上；p-型半導體層，設置在電子阻擋層上；第一電極，設置在p-型半導體層上；以及第二電極，設置在n-型半導體層之第二部份上且與n-型導體層之第一部份上之結構電性分離，且第二電極與第一電極之電性相反，藉由具有漸變含量之電洞穿隧層做為多重量子井層，在寬能隙發光元件中，提高電洞傳遞效率，進一步的提高發光效率。

Description

具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件
本發明提供一種發光元件，更特別的是一種具有漸變含量之電洞穿隧層之高發光效率之發光元件。
在過去的寬能隙半導體發光元件(尤其是三五族氮化物)結構裡，大多含以多重量子井結構做為發光層，其中的量子能障提供了將載子侷限在發光層的能力，但因為三族氮化物半導體元件在操作時會有內部電場的發生，使得量子能障傾斜而對電洞形成障礙，使得電洞在多重量子井中的傳遞受到阻礙，使得發光效率降低。
利用多重量子井作為發光層已經是半導體發光元件中非常普遍的應用，如雷射二極體以及發光二極體。在習知技術中曾提到，一般的氮化銦鎵/氮化鎵多重量子井的電洞分布非常集中於最後一個量子井，不利於高電流操作；而在其它的習知技術中也提到藉由薄量子能障和調變摻雜濃度來改善電洞集中的問題，但效果有限。其中藉由採用能障高度依序漸變的方式改變載子傳輸，但此種方式僅減少電子溢流，但無法改善電洞傳輸的問題。
根據習知技術之缺點，本發明的目的主要是提供一種利用具有漸變含量之電洞穿隧層做為多重量子井能障層之發光元件，藉由具有漸變含量的多重量子井層組成的變化，改變多重量子井能障層的能帶(band gap)，降低該處的價電帶能障，以改善電洞(electron hole)在多重量子井層中的傳輸，以提高發光元件的發光效率。
本發明的另一目的是在發光元件中提供一種具有漸變含量之電子穿隧層做為多重量子井層，用以改善發光元件的載子(carrier)傳輸及復合發光的效率。
本發明的再一目的是在發光元件中提供一種具有漸變含量之電洞穿隧層做為多重量子井層，用以解決在傳統的寬能隙發光元件中，因為內建電場而降低載子傳輸的現象，並改善電洞傳遞差的問題，進一步的提高發光效率。
本發明的又一目的是在發光元件中提供一種具有漸變含量之電洞穿隧層做為多重量子井層，其可以阻擋電子溢流，更能夠促使價電帶的能障降低，使得電洞更容易在多重量子井層中傳遞而與電子復合發光。
根據上述目的，本發明提供一種具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，包含：基板；n-型半導體層，設置在基板上，n-型半導體層具有第一部份及第二部份；具有漸變含量之電洞穿隧層，設置在n-型半導體層之第一部份上；電子阻擋層，設置在具有漸變含量之電洞穿隧層上；p-型半導體層，設置在電子阻擋層上；第一電極，設置在p-型半導體層上；以及第二電極，設置在n-型半導體層之第二部份上且與n-型導體層之第一部份上之結構電性分離，且第二電極與第一電極之電性相反。
本發明之一實施例中，上述之基板為藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、矽基板、氮化鎵(GaN)、尖晶石(MgAl2O4)、氮化鋁(AlN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、鋁酸鋰(LAO,lithium aluminate LiAlO2)、鎵酸鋰(LGO,lithium gallate,LiGaO2)及玻璃材料。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之該電洞穿隧層係為具有多對之氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)，且0≦x≦0.5、0≦y≦0.5，至少一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)內之氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)之x及y含量係為遞增或是遞減形式。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之該電洞穿隧層中之多對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)之鋁含量及銦含量為部份漸變或全部漸變。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中具有漸變含量之電洞穿隧層為n型摻雜電洞穿隧層或是無摻雜電洞穿隧層。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之該電洞穿隧層之厚度範圍為3奈米(nm)至15奈米(nm)。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之該電洞穿隧層之能障層係由該n-型半導體層朝向p-型半導體層的方向逐漸變大。
本發明之一實施例中，上述之電子阻擋層為含氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)層，其中0≦x≦0.5、0≦y≦0.5。
本發明還提供另一種具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，包含：基板；第一電極，設置在基板上；p-型半導體層，設置在第一電極上；電子阻擋層，設置在p-型半導體層上；具有漸變含量之電洞穿隧層，設置在電子阻擋層上；n-型半導體層，設置在具有漸變含量之電洞穿隧層上；以及第二電極，設置在n-型半導體層上，第二電極與第一電極之電性相反。
本發明之一實施例中，上述之基板為藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、矽基板、氮化鎵(GaN)、尖晶石(MgAl2O4)、氮化鋁(AlN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、鋁酸鋰(LAO,lithium aluminate LiAlO2)、鎵酸鋰(LGO,lithium gallate,LiGaO2)及玻璃材料。
本發明之一實施例中，上述之電子阻擋層為含氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)層，其中0≦x≦0.5、0≦y≦0.5。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之該電洞穿隧層係為具有多對之氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)，且0≦x≦0.5、0≦y≦0.5，至少一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)內之氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)之x及y含量係為遞增或是遞減形式。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之該電洞穿隧層中之多對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)之鋁含量及銦含量為部份漸變或全部漸變。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之電洞穿隧層為n型摻雜電洞穿隧層或是無摻雜電洞穿隧層。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之電洞穿隧層之厚度範圍為3奈米(nm)至15奈米(nm)。
本發明之一實施例中，上述之具有漸變含量之電洞穿隧層之一能障層係由n-型半導體層朝向p-型半導體層的方向逐漸變大。
故而，關於本發明之優點與精神可以藉由以下發明詳述及附圖式解說來得到進一步的瞭解。
本發明在此所探討的方向為一種半導體發光元件。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的半導體發光元件之結構及其步驟。顯然地，本發明的實行並未限定此半導體發光元件之技藝者所熟習的特殊細節，然而，對於本發明的較佳實施例，則會詳細描述如下。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
請參考第1圖，係表示具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件之一實施例之示意圖。在第1圖中，具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件1包括：一基板10、一n-型(負型)半導體層12、一具有漸變含量之電洞穿隧層14、一電子阻擋層16及一p-型(正型)半導體層18，其中n-型半導體層12設置在基板10上，且其具有第一部份及第二部份；具有漸變含量之電洞穿隧層14設置在n-型半導體層12之第一部份12a上；電子阻擋層16設置在有漸變含量之電洞穿隧層14上；以及p-型半導體層18設置在電子阻擋層16上。具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件1還包括第一電極20設置在p-型半導體層18上，以及第二電極22設置在n-型半導體層12的第二部份12b上，且第二電極12b與該第一電極12a之電性相反。
接著，請參考第2圖，係表示具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件之另一實施例之示意圖。在第2圖中，具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件2包括：基板30、第一電極32、p型半導體層34、電子阻障層36、具有漸變含量之電洞穿隧層38、n-型半導體層40以及第二電極42。其中，第一電極32設置在基板上；p-型半導體層34設置在第一電極32上；電子阻障層36設置在p-型半導體層34上；具有漸變含量之電洞穿隧層38設置在電子阻障層36上；n-型半導體層40設置在具有漸變含量之該電洞穿隧層38上；以及第二電極42設置在n-型半導體層40上，且第二電極42與該第一電極32之電性相反。
在本發明的實施例中，在第1圖及第2圖的發光元件可以是發光二極體(light emitting diode)、半導體雷射(semiconductor laser)或者是雷射二極體(laser diode)。
於上述第1圖及第2圖之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件之結構中，基板10、30的材料可以是藍寶石(sapphire)、尖晶石(MgAl2O4)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、矽(Si)基板、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、鋁酸鋰(LAO,lithium aluminate LiAlO2)、鎵酸鋰(LGO,lithium gallate,LiGaO2)及玻璃材料。n-型半導體層12、40係為n-型含氮化鎵之半導體層及p-型半導體層18、34係為p-型含氮化鎵之半導體層。
另外，根據以上所述之結構，在本發明中所揭露之半導體發光元件的形成方法，係以磊晶成長(epitaxially grow)的方式，例如金屬有機化學氣相磊晶(MOCVD)或氫化物氣相磊晶(HVPE)或分子束磊晶(MBE)或熱壁磊晶(hot wall epitaxy)。
於本發明的實施例中，具有漸變含量之電洞穿隧層14、38係由具有多對之氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)，且其厚度範圍為3奈米(nm)至15奈米(nm)所組成之電洞穿隧層，其中0≦x≦0.5,0≦y≦0.5，藉由鋁、銦及鎵含量的變化而改變氮化銦鎵鋁的組成結構，而鎵含量是隨著鋁和銦的含量的變化而變化。要說明的是，由於漸變含量之電洞穿隧層14、38內是由多對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)所組成，因此鋁(Al)、銦(In)及鎵(Ga)的含量在漸變含量之電洞穿隧層14、38內的每一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)是不同的，其含量的變化可以是由下層往上層漸增(或遞減)或是由上層往下層漸增(或遞減)。
於一實施例中，氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)的鋁(Al)含量係由0至0.5變化，因此，可以由漸變含量之電子穿隧層14、38的下層開始逐漸增加鋁的含量，直至漸變含量之電洞穿隧層14、38的上層的鋁含量為0.5為止。
於另一實施例中，鋁的含量可以由漸變含量之電洞穿隧層14、38的上層開始向下逐漸增加，直至漸變含量之電洞穿隧層14、38的最下層的鋁含量為0.5為止。同樣的，在氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)的銦(In)含量也可由0至0.5而變化，其可以由漸變含量之電洞穿隧層14、38的上層開始向下逐漸增加銦的含量，直至漸變含量之電洞穿隧層14、38的最下層的銦含量為0.5為止。
於另一實施例中，銦的含量可以由漸變含量之電洞穿隧層14、38的上層開始向下逐漸增加，直至漸變含量之電洞穿隧層14、38的最下層的銦含量為0.5為止。
因此，於上述之實施例中，是說明多對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)中的鋁含量及銦含量為全部漸變(即為全部遞增或是全部遞減)的方式來構成具有漸變含量之電洞穿隧層14、38，但其實施例的方式不限於此。
於另一實施例中，多對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)中的鋁含量及銦含量可以是部份漸變(即為部份遞增或是部份遞減)的方式來構成具有漸變含量之電洞穿隧層14、38。於又一實施例中，構成具有漸變含量之電洞穿隧層14、38之多對之氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)中，只要至少一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)的鋁及銦的含量有漸變的形式，同樣也可以形成具有漸變含量之電洞穿隧層14、38。另外於上述的實施例中，無論是部份漸變或是全部件變之具有漸變含量之電洞穿隧層14、38可以是n-型摻雜或是無摻雜之電洞穿隧層14、38。
接著，請參考第3圖及第4圖。第3圖表示傳統之寬能隙半導體發光元件的能帶以及其對載子行為影響之示意圖，以及第4圖係具有漸變含量電洞穿隧層寬能隙半導體發光元件的能帶以及其對載子行為影響之示意圖。於第3圖中，在主動區域(active region)中有較多的電洞累積在靠近電子阻擋層的部份(於圖面右邊的部份)。由於在傳統的寬能隙半導體發光元件內，其主動層的成份固定，因此電洞的分佈會過於集中在某一個區域，而影響電洞的傳輸能力。
反觀，在本發明的實施例中，如第4圖所表示的具有漸變含量電洞穿隧層之寬能隙半導體發光元件的能帶以及其對載子行為影響之示意圖中，係將傳統具有固定成份的多重量子井結構由具有漸變含量的電洞穿隧層所取代，其電洞的分佈會平均在構成漸變含量的電洞穿隧層的每一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)內，除了改善在多重量子井的電洞分佈過於集中於某一個井(特別是指最後一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN))，以有效的增加電洞的傳輸能力之外，也可以有利於含有具有漸變含量的電洞穿隧層之發光元件可以在高電流下進行操作，進一步的改善發光元件的載子傳輸以及復合發光的效率。另外，由第4圖中也可以得到在具有漸變含量電洞穿隧層之一能障層係由該n-型半導體層朝向該p-型半導體層的方向逐漸變大，即由圖面中由左向右方向逐漸變大。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
1、2．．．發光元件
10、30．．．基板
12、40．．．n-型半導體層
12a．．．n-型半導體層的第一部份
12b．．．n-型半導體層的第二部份
14、38．．．具有漸變含量之電洞穿隧層
16、36．．．電子阻擋層
18、34．．．p-型半導體層
20、32．．．第一電極
22、42．．．第二電極
第1圖係根據本發明所揭露之技術，表示具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件之一實施例之示意圖；
第2圖係根據本發明所揭露之技術，表示具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件之另一實施例之示意圖；
第3圖係根據傳統揭露之技術，表示習知之寬能隙半導體發光元件的能帶以及其對載子行為影響之示意圖；以及
第4圖係具有漸變含量電洞穿隧層寬能隙半導體發光元件的能帶以及其對載子行為影響之示意圖。
1．．．發光元件
10．．．基板
12．．．n-型半導體層
12a．．．n-型半導體層的第一部份
12b．．．n-型半導體層的第二部份
14．．．具有漸變含量之電洞穿隧層
16．．．電子阻擋層
18．．．p-型半導體層
20．．．第一電極
22．．．第二電極

Claims (9)

  1. 一種具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，包含：一基板；一n-型半導體層，設置在該基板上，該n-型半導體層具有一第一部份及一第二部份；一具有漸變含量之電洞穿隧層，設置在該n-型半導體層之該第一部份上；一電子阻擋層，設置在具有漸變含量之該電洞穿隧層上；一p-型半導體層，設置在該電子阻擋層上；一第一電極，設置在該p-型半導體層上；以及一第二電極，設置在該n-型半導體層之該第二部份上且與該n-型導體層之該第一部份上之結構電性分離，且該第二電極與該第一電極之電性相反。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電子穿隧層之發光元件，其中該基板為藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、矽基板、氮化鎵(GaN)、尖晶石(MgAl2O4)、氮化鋁(AlN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、鋁酸鋰(LAO,lithium aluminate LiAlO2)、鎵酸鋰(LGO,lithium gallate,LiGaO2)及玻璃材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中具有漸變含量之該電洞穿隧層係為具有多對之氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)，其中0≦x≦0.5,0≦y≦0.5，且至少一對氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)內之該氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)之x及y含量係為遞增或是遞減形式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中具有漸變含量之該電洞穿隧層中之該些之氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)之鋁含量及銦含量為部份漸變或全部漸變。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中具有漸變含量之該電洞穿隧層為n型摻雜電洞穿隧層或是無摻雜電洞穿隧層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中具有漸變含量之該電洞穿隧層之厚度範圍為3奈米(nm)至15奈米(nm)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中具有漸變含量之該電洞穿隧層之一能障層係由該n-型半導體層朝向該p-型半導體層的方向逐漸變大。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件，其中該電子阻擋層為含氮化銦鎵鋁(AlxInyGa1-x-yN)層，其中0≦x≦0.5、0≦y≦0.5。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具有漸變含量之電子穿隧層之發光元件，其中該發光元件為發光二極體(light emitting diode)、半導體雷射(semiconductor laser)或雷射二極體(laser diode)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8754435B1 (en) 2013-02-19 2014-06-17 Cooledge Lighting Inc. Engineered-phosphor LED package and related methods
US8933478B2 (en) 2013-02-19 2015-01-13 Cooledge Lighting Inc. Engineered-phosphor LED packages and related methods
JP6183060B2 (ja) * 2013-08-24 2017-08-23 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
US10903391B2 (en) * 2013-09-03 2021-01-26 Sensor Electronic Technology, Inc. Optoelectronic device with modulation doping
CN105874620B (zh) 2014-01-08 2019-03-29 亮锐控股有限公司 用作完整led封装的深模制反射器杯体
KR102020760B1 (ko) 2014-01-29 2019-09-11 루미리즈 홀딩 비.브이. 캡슐화제로 채워지는 형광체-변환형 led 용의 얕은 반사기 컵
CN113990989B (zh) * 2021-12-29 2022-03-08 材料科学姑苏实验室 一种紫外发光二极管外延片及其制作方法
CN114361274B (zh) * 2022-01-07 2024-04-16 上海交通大学 基于组分渐变硅碳应变层的硅基半导体光电材料与制备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6955933B2 (en) * 2001-07-24 2005-10-18 Lumileds Lighting U.S., Llc Light emitting diodes with graded composition active regions
US20080261378A1 (en) * 2005-04-04 2008-10-23 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Method for Growth of Gan Single Crystal, Method for Preparation of Gan Substrate, Process for Producing Gan-Based Element, and Gan-Based Element
US8415654B2 (en) * 2008-03-27 2013-04-09 Nitek, Inc. Low resistance ultraviolet light emitting device and method of fabricating the same

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