[发明专利]红光发光二极管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，尤其涉及一种具有砷化铝（AlAs）基底层的带磷化铝镓铟分布布拉格反射器（InAlGaP DBR）的红光发光二极管及制备方法。

背景技术

发光二极管（英文lighting emitting diode，简称LED）是固态照明中的核心器件，由于其本身具有寿命长，可靠性高，节能性好，电光转换效率高等诸多优点，因此，得到广泛应用。

发光二极管的技术发展到现在，其亮度的提高基本是基于两个效率的提高，即：内量子效率的提高及外量子效率的提高。其中，内量子效率主要是指从发光二极管内部发光区域射出的光子数目，该效率的提高主要是依靠对量子阱有源区的材料体系生长条件的优化而得以实现。其优化内容包括：对量子阱势垒势阱层厚度的控制、组分的控制、生长温度的优化，生长半导体时的化学计量比等等。而外量子效率的提高则主要依赖生长分布布拉格反射器，表面粗化增加光萃取等技术手段。

目前，现有的磷化铝镓铟（InAlGaP）四元系红光发光二极管，包括：砷化镓（GaAs）衬底，砷化镓（GaAs）衬底上设有砷化铝（AlAs）基底层，砷化铝（AlAs）基底层上设有分布布拉格反射器；实际使用中，通常采用交替生长于砷化镓（GaAs）衬底上的多周期的砷化铝、砷化铝镓（AlAs、AlGaAs）分布布拉格反射器来阻挡砷化镓（GaAs）衬底层对光的吸收，以增加磷化镓（GaP）窗口层厚度，并通过在磷化镓（GaP）窗口层做粗化工艺来提高出光效率。但是，随着砷化铝、砷化铝镓分布布拉格反射器数目的增加，加在其上的电压也会增加，因此，不利于红光发光二极管工作电压的降低；为了使加于分布布拉格反射器上的电压降低，通常的做法是：在构成分布布拉格反射器的砷化铝和砷化铝镓材料中采取重掺杂的方法，但是，大量杂质的出现会加强光子的吸收，不利于发光强度的提高；另外，砷化铝材料对于空气介质中的氧特别敏感，在使用过程中会有一定量的砷化铝被氧化成三氧化二铝，这是一种绝缘物质，导电能力非常差，会额外增加发光二极管的工作电压，并且，还会伴随着三氧化二砷的生成，对环境有一定危害。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种红光发光二极管及制备方法，其经过腐蚀的砷化铝（AlAs）层会在磷化铝镓铟（InAlGaP）分布布拉格反射器和砷化镓（GaAs）衬底之间形成空气夹层，可以将透过磷化铝镓铟（InAlGaP）分布布拉格反射器的光有效地反射出来，增加了光出射的效率；并且，其腐蚀过程会对发光二极管芯片的切割面进行一次化学处理，将切割时残留于芯片切割面上的半导体残渣腐蚀掉，从而改善了发光二极管（LED）芯片的电流-电压特性中的反向电流特性。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种红光发光二极管，包括：砷化镓（GaAs）衬底，砷化镓（GaAs）衬底上设有砷化铝（AlAs）基底层，砷化铝（AlAs）基底层上设有分布布拉格反射器；其特征在于：分布布拉格反射器上设有n型限制层，n型限制层上设有构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区, 多量子阱有源区上设有p型限制层；p型限制层上设有P型窗口层以及P型盖帽层，通过上述层结构的相互连接构成一红光发光二极管结构。

所述分布布拉格反射器由交替的高折射率的磷化铝铟（In_0.5Al_0.5P）材料和低折射率的磷化铝镓铟（In_0.5（Al_xGa_1-x）_0.5P）材料组成，其中，x的范围为：0—1；n型限制层为：磷化铝铟（InAlP）或磷化铝镓铟（In_0.5（Al_xGa_1-x）_0.5P）材料；多量子阱有源区为：不同组分的磷化铝镓铟、磷化铝镓铟[In_0.5（Al_xGa_1-x）_0.5P/ In_0.5（Al_yGa_1-y）_0.5P] 材料；p型限制层为磷化铝铟（InAlP）材料；窗口层为P型磷化镓（GaP）材料；盖帽层为：P型砷化镓（GaAs）材料。

一种红光发光二极管的制备方法，其特征在于：采用如下制备步骤：

第一步：设置砷化镓（GaAs）衬底；

第二步：在砷化镓（GaAs）衬底上外延生长砷化铝（AlAs）基底层；