[发明专利]具有改进的效率和下降率的III‑V族化合物器件

说明书

技术领域

本发明通常涉及III-V族化合物器件，更具体地，涉及改进诸如氮化镓(GaN)器件的III-V族化合物器件的效率和下降率(drop rate)。

背景技术

近年来，半导体工业已经经历了快速的增长。半导体材料和设计方面的技术进步已经制造出用于不同目的的多种类型的器件。这些器件中的一些类型的器件的制造需要在衬底上形成一个或多个III-V族化合物层，例如，在衬底上形成氮化镓层。使用III-V族化合物的器件可以包括发光二极管(LED)器件、激光二极管(LD)器件、射频(RF)器件、高电子迁移率晶体管(HEMT)器件和/或高功率半导体器件。这些器件中的一些器件，(诸如，LED器件和LD器件)涉及形成具有多对有源层和势垒层的量子阱。当施加电压时，量子阱生成光。然而，传统的LED和LD器件的量子阱具有贫乏的电子空穴再结合，从而导致LED和LD器件的输出功率降低并且效率下降较大。

因此，虽然现有的LED和LD器件已经足以满足它们预期的目的，但是它们不能在每一个方面都完全满足要求。需要继续寻求具有较好电子空穴再结合的LED和LD器件。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种光子器件，包括：n型III-V族层，设置在衬底上方；p型III-V族层，设置在所述n型层上方；多量子阱(MQW)层，设置在所述n型III-V族层和所述p型III-V族层之间；其中，所述多量子阱(MQW)层包括交错的多个有源层和多个势垒层；所述有源层具有基本均匀的厚度；以及每个势垒层的厚度都是其相对于所述p型III-V族层的位置的函数，每个势垒层的厚度都大于更靠近所述p型III-V族层的相邻势垒层的厚度。

在该光子器件中，距离所述p型III-V族层较远的势垒层的厚度大于或等于距离所述p型III-V族层较近的势垒层的厚度。

在该光子器件中，相邻势垒层之间的厚度变化在约5％至约15％的范围内。

在该光子器件中，所述n型III-V族层包括n掺杂氮化镓(n-GaN)；所述p型III-V族层包括p掺杂氮化镓(p-GaN)；所述有源层含有氮化铟镓(InGaN)；以及所述势垒层含有氮化镓(GaN)。

在该光子器件中，所述光子器件包括发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。

在该光子器件中，所述光子器件包括具有多个管芯的照明模块，并且在每个管芯中实施所述n型III-V族层、所述p型III-V族层和所述多量子阱(MQW)层。

在该光子器件中，所述势垒层的子集掺杂有p型掺杂剂。

在该光子器件中，所述势垒层的所述子集包括距离所述p型III-V族层最近的至少三个势垒层。

在该光子器件中，所述子集中的每个所述势垒层均具有作为所述势垒层相对于所述p型III-V族层的位置的函数的相应掺杂浓度等级。

在该光子器件中，所述函数为所述子集中的所述势垒层的掺杂浓度等级随着所述势垒层和所述p型III-V族层之间的距离的减小而增加。

根据本发明的另一方面，提供了一种光子器件，包括：n型III-V族层，设置在衬底上；p型III-V族层，设置在所述n型层上方；多量子阱(MQW)层，设置在所述n型III-V族层和所述p型III-V族层之间；其中，所述多量子阱(MQW)层包括交错的多个有源层和多个势垒层；所述多量子阱(MQW)层中的至少一些势垒层掺杂有p型掺杂剂；以及被掺杂的所述势垒层的掺杂浓度随着所述势垒层和所述p型III-V族层之间距离变小而增加，每个势垒层的厚度都大于更靠近所述p型III-V族层的相邻势垒层的厚度。

在该光子器件中，被掺杂的所述势垒层包括距离所述p型III-V族层最近的至少三个势垒层。

在该光子器件中，所述有源层具有基本均匀的厚度；以及所述势垒层随着它们接近所述p型III-V族层而变薄。

在该光子器件中，所述n型III-V族层包含n掺杂氮化镓(n-GaN)；所述p型III-V族层包含p掺杂氮化镓(p-GaN)；所述有源层包含氮化铟镓(InGaN)；以及所述势垒层包含氮化镓(GaN)。

在该光子器件中，所述光子器件包括发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。

在该光子器件中，所述光子器件包括其光源包括一个或多个发光管芯的照明装置，并且在所述一个或多个发光管芯的每一个中实施所述n型III-V族层、所述p型III-V族层以及所述多量子阱(MQW)层。