[发明专利]一种提高LED亮度的多量子阱层生长方法

说明书

 

技术领域

本发明属于GaN系材料制备技术领域，更具体地说，涉及一种通过改善GaN基LED量子阱中浅量子阱生长结构及MO源（金属有机源）种类含量进而提高亮度的方法。

 

背景技术

GaN（氮化镓）基材料是离子晶体，由于正负电荷不重合，形成自发极化；另外由于InGaN（氮化铟镓）和GaN材料之间的晶格适配，又会引起压电极化，进而形成压电极化场。极化场的存在，一方面使得量子阱的等效禁带宽度减小，发光波长红移；另一方面电子和空穴波函数的交叠会减小，降低其辐射复合几率。

影响量子阱发光效率的另外一个原因：N区注入的电子有很大的载流子迁移率和浓度，在大电流的驱动下会越过量子阱区和P区的空穴复合，引起非辐射复合，使得发光效率的降低，而空穴的有效质量较大，其迁移率和载流子浓度都较低，远离P区的空穴分布很少，整个阱区空穴分布很不均匀，造成辐射复合几率下降。

目前对于电子浓度的优化，主要使用了电子扩展层，电子阻挡层以及电荷非对称共振隧穿结构等方法，在空穴的分布上使用了厚度较小的最后一层垒等方法。上述方法一定程度上提高了量子阱的辐射复合效率，但效果有限。

 

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种提高LED亮度的多量子阱层生长方法，可以有效的获得高结晶质量、高发光效率的量子阱结构氮化镓基材料，获得高发光强度的氮化镓系发光二极管。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高LED亮度的多量子阱层生长方法，该LED外延片结构从下向上的顺序依次为：衬底层、低温GaN缓冲层、未掺杂的高温GaN缓冲层、Si掺杂的n型GaN层、发光层多量子阱、低温p型GaN层、p型AlGaN电子阻挡层、高温p型GaN层、p型GaN接触层；发光层多量子阱从下往上依次包括低温浅量子阱、低温多量子阱发光层结构；所述低温浅量子阱分三部分，该三个部分全部采用高压大于200Torr进行生长，并且该三部分浅量子阱的阱层含铟量以逐渐减少的变化方式进行生长，垒层通入TMAl(三甲基铝)含量也采用逐渐减少的变化方式进行生长；第一部分浅量子阱垒层的生长厚度在原有基础上增加10%，同时通入TMAl(三甲基铝)含量15%-20%(摩尔含量)，厚度的增加通过MO源的通入量来实现；第二部分浅量子阱的垒层厚度保持不变，同时通入TMAl(三甲基铝)含量10%-15%(摩尔含量)；第三部分浅量子阱的垒层厚度在第二部分的基础上减薄10%，同时通入TMAl(三甲基铝)含量5%-10%(摩尔含量)，厚度的减薄通过减少MO源的通入时间和通入量来共同实现。

本发明所提供的LED发光二极管外延片结构，能够有效减少量子阱区的缺陷密度，调整PN结位置，提高电子和空穴在发光量子阱区的复合效率。另外使发光二级管使N区的电子通过浅量子阱的阻挡储蓄作用不至于移动到P区与P区空穴发生非辐射复合，P区的空穴能够尽多的移动到多量子阱发光区域，进而使多量子阱区可以与P～N结很好的重合，让电子和空穴主要在量子阱中通关带边辐射复合发光，可以提高发光二极管的发光效率；而且这种改进的发光二极管结构，对生长设备和工艺条件无特殊要求，不会使随后的生长及工艺步骤复杂化。

本发明所提供的各层结构的生长方式能够克服已有技术量子阱发光二极管中电子和空穴复合几率和发光强度低的缺陷；能够改善结晶质量，为发光量子阱层打好基础，较好的减少InGaN和GaN间的V型缺陷；优化调整PN结的位置，增加内量子阱效应提高发光效率；同时对N区的电子起到很好的截留储蓄作用，在一定的驱动电压下电子能够更多的顺利迁移到多量子阱发光区；进而获得更高发光强度的GaN基LED发光二极管。

 

附图说明

图1是本发明所提供的LED外延结构示意图；

图2是图1中浅量子阱的组成示意图。

 

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。