[发明专利]GaN基LED外延片、芯片及器件

说明书

技术领域

本发明涉及LED制备技术领域，更具体地说，涉及GaN基LED外延片、芯片及器件。

背景技术

目前多量子阱GaN基LED通常是通过在蓝宝石衬底的C面上外延生长C面(<0001>方向)GaN基材料而制备出的。由于III-VI族氮化物材料的空间结构不具有空间中心反演对称，并且V族元素的原子和N原子的电负性相差很大，因此上述GaN基材料沿<0001>方向具有很强的极性，并产生极化效应。这一极化效应将产生强度较高的内建极化电场(压电电场)，而上述内建极化电场可引起正负载流子(即电子和空穴)在空间上分离，导致电子和空穴的波函数分别往量子阱的两侧偏移，进而造成电子和空穴波函数交叠变少。又由于电子和空穴波函数交叠积分的平方与内量子效率成正比，因此又进而造成了GaN基LED内量子效率下降、发光效率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例目的在于提供内量子效率较高的GaN基LED外延片、芯片及器件。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：

一种GaN基LED外延片，包括P型区、N型区以及设置于P型区和N型区之间的有源层，该外延片基于非极性衬底；所述有源层包括多个量子阱组，所述量子阱组中包括量子阱，所述量子阱包括势垒层和势阱层，所述任一量子阱组的势阱层中铟组分含量与其他量子阱组的势阱层中铟组分含量不相同。

一种使用上述外延片制备出的GaN基LED芯片。

一种使用上述外延片制备出的GaN基LED器件。

从上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，基于非极性衬底可以制备出非极性GaN基材料。由于非极性GaN基材料的极化效应不强，也就不会产生强度较高的内建极化电场，从而降低了电子和空穴波函数向量子阱的两侧偏移、电子和空穴波函数交叠变少的概率，进而提高了内量子效率及发光效率。另外，上述任一量子阱组的势阱层中铟组分含量与其他量子阱组的势阱层中铟组分含量不相同，这会导致发光波长产生一定的差别，减少不同量子阱组发出的光的相互影响，进而有效提高LED的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为多量子阱LED结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的GaN基LED外延片结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的GaN基LED外延片另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的功率曲线对比示意图；

图4为本发明实施例剥离非极性衬底后制备出的LED芯片。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：

埃：10的负10次方米；

mil：长度单位，1mil＝千分之一英寸；

LED：Light Emitting Diod，发光二极管；

In：铟；

Ga：镓；

N：氮；

MOCVD：Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相淀积。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为方便理解本方案，现对多量子阱LED的发光原理进行简单介绍：如图1所示，LED结构包括N型区1、有源层2和P型区3，当外加正电压时，P型区3中的多数载流子空穴和N型区1中的多数载流子电子向有源层2移动，在有源层2中的量子阱中复合，产生截流子，复合截流子会产生光子，形成发光。

然而，并不是每一对电子-空穴对复合的截流子都会产生光子，于是就有一个复合截流子转换成光子的转换效率问题。可以用内量子效率(η_int)来表示上述转换效率，其计算公式为：η_int＝复合载流子产生的光子数/复合载流子总数)×100％。

因此，为了提高出光效率，就要尽可能地提高内量子效率，而提高电子空穴的复合几率可在一定程度上提高上述内量子效率。