[发明专利]一种LED发光结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光结构，其包括铟-铝-镓-氮化物量子阱的LED发光结构。

背景技术

目前，含有铟-镓-氮化物量子阱的InGaN阱层的LED越来越受到业界的关注，但是该类型LED的InGaN基在获取高发光效率、长波长(绿光)和高铟组分等方面还没有完善的解决方案。在传统的发光结构中，通常都存在巨大的内应力问题。

InGaN和GaN的晶格失配是高铟组分InGaN量子阱难长的原因。含有高铟组分的InGaN阱层与GaN垒层会产生大的内应力，从而在量子阱中产生位错。众所周知，位错是在发光结构中产生非辐射复合的主要原因。另外，较高的内应力也会导致铟很难掺杂到InGaN阱层中。因此，应力控制为生长长波长的LED结构的一个考虑因数。

在申请号为200910046837.9的中国发明专利提供的技术方案中，同样存在着上述因素，并且，由于该申请使用三元的lnGaN/GaN的量子阱结构，其第一类和第二类量子阱的InGaN阱层与(In)GaN垒层的晶格不匹配；另外，第一类和第二类量子阱的InGaN阱层与(In)GaN垒层产生的电子空穴二维限制较弱，载流子在量子阱中的复合效率较低。

发明内容

为克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种LED发光结构。

根据本申请的一个方面，提供一种LED发光结构，包括：用于注入空穴的p型掺杂区域，其位于顶部发光有源区的顶部，用于注入电子的n型掺杂区域，其位于发光有源区的底部。所述发光有源区包括：至少一个第一类量子阱的InGaN阱层和InAlGaN垒层，至少一个第二类量子阱的InGaN阱层和InAlGaN垒层，和至少一个第三类量子阱的InGaN阱层和(In)GaN垒层。

本申请的发光结构通过三层量子阱，能够有效的降低内应力，并增大第一类和第二类量子阱的垒层能带的宽度，从而提高电子与空穴在二维电子度中的复合效率，提高第一类量子阱和第二类量子阱的阱层和垒层的晶格匹配率，减少位错的产生，从而提高器件的效率。

此外，如图5所示，本申请所使用的四元AlInGaN材料的带宽和晶格常数可以调整到与第一类和第二类量子阱的InGaN阱层匹配的程度，其能带的宽度比InGaN或GaN大很多，从而进一步提高电子与空穴在量子阱中的复合效率。四元AlInGaN材料在的铝和铟成分的调节，可以通过TMAl和TMGa在MOCVD中流量来控制。

附图说明

图1示出根据本申请的一种发光结构的横截面示意图；

图2示出与波长相关的发光结构发射的理论图谱；

图3示例性示出根据图1制作的发光二极管器件的横截面电镜图；

图4示出根据图3的发光二极管的辐射光谱；

图5示出三五族材料的晶格与能带图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意说明需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要和应用，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种LED发光结构进行详细描述。

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

总的来说，本申请提供一种生长长波长的LED发光结构，这种发光结构采用三种含不同组分铟和/或铝的量子阱的形式。根据应用需要，可以设计出发射三种颜色、两种颜色或一种颜色的光。发射光的种类和数量可以通过在量子阱的阱层和垒层中掺杂如硅和镁来实现。

图1示出了发光结构10，该结构包括p型掺杂区域和n型掺杂区域，p型掺杂区域用于向有源区9注入空穴，n型掺杂区域用于向有源区注入电子。发光结构10具有相叠的层结构。

在n型掺杂区域1上布置发光有源区9，在所述区域之间设置至少一个第一类量子阱的InGaN阱层2和InAlGaN垒层3、至少一个第二类量子阱的InGaN阱层4和InAlGaN垒层5、以及至少一个第三类量子阱的InGaN阱层6和(In)GaN垒层7。