[发明专利]氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光器件，更为具体的是一种具有N型电流扩展层的发光二极管。

背景技术

目前，发光二极管（Light-emitting diodes，简称LED）以其高效率、长寿命、全固态、自发光和绿色环保等优点，已经被广泛应用于照明和显示两大领域。尤其是氮化镓系发光二极管因其带隙覆盖各种色光，成为国内外产学研各界重点研究的对象，并且在外延和芯片技术上取得了重大的进展。然而，如下图1所示的传统结构氮化镓系发光二极管器件，由于电流扩展性差，电流从n电极110流向p电极111会偏向较近的线路，这样就会造成有些部分电流密度过大，导致电流拥挤现象（Current Crowding），从而影响整个器件的发光效率和出光均匀性，另一方面可导致芯片的抗静电能力变差，进而影响寿命。

发明内容

为解决上述发光二极管中所存在的问题，本发明提供了一种具有N型电流扩展层的发光二极管，包含：衬底；由氮化物半导体分别形成的n型层、发光层和p型层依次叠层于所述衬底之上；电流扩展层，其具有由两层以上u型氮化物半导体层叠层而成的多层结构，在所述各u型氮化物半导体层之间的界面处形成n型掺杂，其掺杂浓度大于或等于1×10¹⁸ cm^-3。 

优选地，所述电流扩展层的厚度为100~20000 nm。

优选地，所述电流扩展层具有2~200层u型氮化物半导体层。

优选地，所述单层u型氮化物半导体层的厚度为1~100 nm。

优选地，所述各u型氮化物半导体层之间界面处形成n型掺杂的厚度≤2 nm。

优选地，所述各u型氮化物半导体层之间界面处的n型掺杂浓度为5×10¹⁸ ~ 5×10²⁰ cm^-3。

优选地，所述各u型氮化物半导体层之间界面处的n型掺杂浓度大于所述n型层的掺杂浓度。

优选地，所述各u型氮化物半导体层之间界面处的n型掺杂浓度为均匀掺杂。

优选地，所述各u型氮化物半导体层之间界面处的n型掺杂浓度呈线性递增或递减。

优选地，所述各u型氮化物半导体层之间界面处的n型掺杂浓度呈锯齿、矩形、正弦或阶梯状分布。

优选地，所述电流扩展层还包括由预定间隔隔开的绝缘部组成的分布绝缘层，其位于所述u型氮化物半导体层叠层而成的多层结构内部或/和所述多层结构与所述n型层之间。

本发明中所提“u型氮化物半导体”均指低掺杂氮化物半导体，其掺杂浓度小于5×10 ¹⁷cm ^-3 。       　　

 在本发明中，从n电极层导入的电流源通过所述电流扩展层之多层结构时，将各处的电流源强迫做二维水平扩展。在一些实施例中，在n型层形成一个或多层分布绝缘层可将从n电极层导入的电流源一次或多次转化为分布均匀的点状电流源，再经由所述多层结构将各处的点状电流源强迫做二维水平扩展，使电流非常均匀扩展至整个发光面积，更好的达到电流扩展的效果，而无电流拥挤现象（Current Crowding）。

附图说明

图1为一般氮化物发光二极管的结构图及其电流路径示意图。

图2是本发明实施例1的氮化物发光二极管的结构图及其电流路径示意图。

图3是本发明实施例1一个变形例中n型掺杂浓度变化示意图。

图4是本发明实施例1另一个变形例中n型掺杂浓度变化示意图。

图5是本发明实施例2的氮化物发光二极管的结构图及其电流路径示意图。

图6 为本发明实施例2的n型掺杂浓度变化图。

图7是本发明实施例3的氮化物发光二极管的结构图及其电流路径示意图。

图8是本发明实施例4的氮化物发光二极管的结构图及其电流路径示意图。

图9 为本发明实施例4的n型掺杂浓度变化图。

图中： 

100  蓝宝石衬底 

101  缓冲层

102   n型层

103   分布绝缘层

104  电流扩展层

104a  u-GaN层

104b  各u-GaN层之间的界面

105   发光层

106  p型限制层

107  p型层      　　

108  p型接触层 

109  透明导电层