[发明专利]氮化镓系发光二极管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化镓(GaN)系发光二极管，特别是涉及一种氮化镓系发光二极管及制备方法。

背景技术

目前III-V族半导体光电材料被誉为第三代半导体材料。而GaN系发光二极管，由于可以通过控制材料的组成来制作出各种色光(尤其是需要高能隙的蓝光或紫光)的发光二极管(简称为“LED”)，而成为业界研究的重点。

以GaN为基础的半导体材料或器件的外延生长目前主要采用MOCVD技术。在利用MOCVD技术生长氮化物半导体(GaN、AlN、InN及它们的合金氮化物)的工艺中，p型掺杂技术是高效GaN基光电器件研究的关键技术，也是目前研究的重要内容。p型掺杂浓度的高低将直接影响GaN基光电器件的欧姆接触质量和器件性能，p型有效掺杂浓度太低将导致p型欧姆接触制备困难，从而会降低pn结的注入比，降低发光效率，增加器件正向工作电压，使器件发热，无法满足大功率发光要求。

GaN中典型的受主杂质为镁(Mg)，属深受主杂质。p型掺杂的难点(如固溶度低、离化能高等)归根结底起源于Mg在GaN晶体中的成键结构，以及这种成键形式所决定的价带结构。尽管Mg的激活能(215meV左右)与其它受主相比属较低的，但是仍然太高，室温下Mg的掺杂浓度即使达到1×10²⁰cm^-3，也只有大约1％的Mg电离。此外，Mg还可与材料中的H形成络合物Mg-H(即氢钝化作用)，使p型GaN的空穴浓度进一步降低，所以目前p型GaN的空穴浓度通常都难以达到1×10¹⁸cm^-3，大多在3-7×10¹⁷cm^-3范围，有效、可控的高浓度p型掺杂技术一直是制约GaN基材料和器件发展的技术瓶颈。本发明涉及一种Mg高效掺杂的p型GaN生长方法--脉冲、富氮的生长方法。该方法的物理机制在于：一方面由于Mg在生长表面的形成能为负值，易富集并进入晶格，生长过程采用脉冲式外延工艺；另一方面，由于Mg在生长过程中替代Ga原子进入GaN晶格，因此生长过程中更多的N悬挂键比Ga悬挂键更有利于Mg的结合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化镓系发光二极管及制备方法，其是为了减少施主基能团的引入，提高镁的掺杂效率，从而增加p型氮化镓的空穴浓度。

本发明提供一种氮化镓系发光二极管，其包括：

一衬底；

一氮化镓成核层，该氮化镓成核层制作在衬底上；

一缓冲层，该缓冲层制作在成核层上；

一n型接触层，该n型接触层制作在缓冲层上，该n型接触层上面的一侧有一台面；

一活性发光层，该活性发光层制作在n型接触层上并覆盖所述n型接触层台面以外的部分表面；

一p型电子阻挡层，该p型电子阻挡层制作在活性发光层上，其下表面与铝铟镓氮薄层接触；

一p型接触层，该p型接触层生长在p型电子阻挡层上；

一负电极，该负电极制作在n型接触层一侧的台面上；

一正电极，该正电极制作在p型接触层上。

本发明还提供一种氮化镓系发光二极管的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1：在一衬底上依次生长氮化镓成核层、缓冲层和n型接触层，该n型接触层的材料为n型氮化镓；

步骤2：在n型接触层的表面生长一活性发光层，该活性发光层是铟镓氮薄层和铝铟镓氮薄层交互层叠形成的多周期的量子阱结构，周期数为5-20：

步骤3：在活性发光层上生长p型电子阻挡层和p型接触层，该p型电子阻挡层的材料为铝铟镓氮，该p型接触层的材料为p型氮化镓；

步骤4：采用刻蚀的方法，从外延层表面一直刻蚀到n型接触层，并在n型接触层上面的一侧形成一台面；

步骤5：在n型接触层一侧的台面上制作一负电极；

步骤6：在p型接触层上制作一正电极，完成制备。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和具体实施方式对本发明进行更详细的说明，其中：

图1是本发明氮化镓系发光二极管的结构示意图。

图2是本发明的制备流程图。

图3是本发明氮化镓系发光二极管生长示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种氮化镓系发光二极管，其包括：