技术领域
[0001] 本
发明涉及
发光二极管外延技术领域,特别是能降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构。
背景技术
[0002] 随着LED行业的快速发展,人们对于LED
亮度的要求越来越高,不断在致
力于提高LED亮度。在蓝光领域影响亮度的原因主要有以下几点:一、衬底与外延层之间有较大晶格失配;二、有源区MQW能带弯曲;三、高空穴浓度。
[0003]
现有技术中,蓝光LED发光二极管结构是从下至上依次包括图形化的蓝
宝石衬底、AlN
缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、
电子阻挡层和P型GaN层组成,如图1所示,蓝光LED生长过程中由于衬底和外延层之间有较大的晶格失配和热失配,其位错密度9 -2
达10 cm 以上。因此,产生自发极化和
压电效应,从而形成较强的内建
电场,促使能带的弯曲,降低波函数的复合的几率,LED的
发光效率也将明显的下降。
发明内容
[0004] 针对上述现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构。它能有效降低位错密度,提高外延层的晶体
质量,提升蓝光LED的发光效率。
[0005] 为了达到上述发明目的,本发明的技术方案以如下方式实现:一种降低蓝光LED缺陷密度的发光二极管结构,它从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是,所述U型GaN层的生长厚度为1-10um,U型GaN层中间插入一层AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层,其中Al的组分为0.01
[0006] 在上述发光二极管结构中,所述AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层在氮气或者氢气环境中生长,生长
温度为650-1200℃,生长压力在50-800mbar,生长周期为1-10。
[0007] 在上述发光二极管结构中,所述AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层中AlxGa1-xN的厚度为10-5000埃,SiNx的厚度为10-5000埃。
[0008] 本发明由于采用了上述结构,在U型GaN层中增加一层AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡1 7 3
层,使外延层缺陷密度可以降低到10 ~10 cm ,极大的提高外延层的晶体质量。本发明结构不仅可以将
电压降低大约0.1-0.2V,同时,还可使内量子发光效率提升5%以上。同现有技术相比,本发明通过改变
应力的变化,降低衬底与外延层之间晶格失配度,从而大大减低外延层中的缺陷密度,提高外延层的晶体质量,达到降低内建电场,减缓能带的弯曲,进而降低器件内部吸光的影响,提高蓝光LED的发光效率。
[0009] 下面结合
附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
[0010] 图1是现有技术中LED外延结构的示意图;图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0011] 参看图2,本发明从下至上依次包括图形化的蓝宝石衬底1、AlN缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7。U型GaN层3的生长厚度为1-10um,U型GaN层3中间插入一层AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层10,其中Al的组分为0.01
[0012]
实施例一:本发明结构的制备方法是在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应炉里进行高温
烘烤,去除蓝宝石衬底1表面的残余杂质。再缓慢降温在500℃,生长一层AlN缓冲层2。
然后迅速升温,在1000℃生长U型GaN层3,生长大约10min,插入一层超晶格AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层10。在氢气或者氮气的情况下,温度在650℃下生长,先生长AlxGa1-xN厚度为10埃,再生长SiNX厚度为10埃,再在1000℃的温度下继续生长U型GaN层3,生长时间为20min。之后,在器件上表面生长N型GaN层4,生长温度为1000℃,生长厚度为0.5um。
[0013] 继续在器件上表面生长有源区5,在高温600℃下生长垒层,降下温度500生长阱层。在600℃下生长电子阻挡层6,厚度为50埃。再生长P型GaN层7 ,生长温度为600℃,17 3
厚度为1000埃,Mg的浓度为5x10 cm。
[0014] 实施例二:本发明结构的制备方法是在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应炉里进行高温烘烤,去除蓝宝石衬底1表面的残余杂质。再缓慢降温在700℃,生长一层AlN缓冲层2。
然后迅速升温,在1100℃生长U型GaN层3,生长大约40min,插入一层超晶格AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层10。在氢气或者氮气的情况下,温度在850℃下生长,先生长AlxGa1-xN厚度为1000埃,再生长SiNX厚度为300埃,再在1100℃的温度下继续生长U型GaN层3,生长时间为40min。之后,在器件上表面生长N型GaN层4,生长温度为1100℃,生长厚度为3um。
[0015] 继续在器件上表面生长有源区5,在高温800℃下生长垒层,降下温度700生长阱层。在800℃下生长电子阻挡层6,厚度为5000埃。再生长P型GaN层7 ,生长温度为19 3
800℃,厚度为3000埃,Mg的浓度为5x10 cm。
[0016] 实施例三:本发明结构的制备方法是在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应炉里进行高温烘烤,去除蓝宝石衬底1表面的残余杂质。再缓慢降温在900℃,生长一层AlN缓冲层2。然后迅速升温,在1200℃生长U型GaN层3,生长大约80min,插入一层超晶格AlxGa1-xN/SiNx缺陷阻挡层10。在氢气或者氮气的情况下,温度在1200℃下生长,先生长AlxGa1-xN厚度为
5000埃,再生长SiNX厚度为5000埃,再在1200℃的温度下继续生长U型GaN层3,生长时间为90min。之后,在器件上表面生长N型GaN层4,生长温度为1200℃,生长厚度为10um。
[0017] 继续在器件上表面生长有源区5,在高温1000℃下生长垒层,降下温度900生长阱层。在1000℃下生长电子阻挡层6,厚度为10000埃。再生长P型GaN层7 ,生长温度为23 3
1000℃,厚度为5000埃,Mg的浓度为1x10 cm。
[0018] 按照上述各实施例中的方式生长本发明LED外延结构,还可做进一步改进,包括在U型GaN层、U型InxGa1-xN层和U型AlxGa1-xN层(0
[0019] 以上所述发光二极管结构仅为本发明较佳实施方案,并不用以限制本发明,凡在本发明技术方案的原则之内,所作任何
修改、等同替换、改进等,均应属于本发明保护的范围。