[发明专利]一种发光装置

说明书

一种发光装置，包括：多个电流扩展层，包括第一P掺杂层、第一N掺杂层和第二P掺杂层，其中，所述N掺杂层具有配置为大量耗尽或完全耗尽的掺杂度和厚度。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)，特别是LED中的侧向电流扩展结构。

背景技术

在过去几十年中，InGaN/GaN发光二极管(LED)取得了惊人的进展。一个遗留的问题在于性能仍然受限于P型GaN层。由于P型GaN的低掺杂浓度和低空穴迁移率(电导性差)，电流集聚效应变得非常明显，尤其在大电流工作下。在P型GaN电极下面的电流集聚的直接影响包括创造出高的局部热量和局部载流子浓度。这在多量子阱中(MQW)引起了无辐射重组率的增长，并且因此降低了光输出功率和外部量子效率(EQE)。

为了缓解不合需要的电流集聚效应，已经发展了多种技术。孙等人通过对半导体层(图1中的层3，5和7)重掺杂提出电流扩展层。如果可以保留优良的晶体质量，重掺杂的层允许更高的电导率。后来，冯等人也建议了金属垫片(图2中的标注221和225)插在透明电路扩展层(图2中的标注210，211和212)中，以便使得图2所示的侧向电流对称。特别是，如果包含了高阻层，如图3所示的，用在基于垂直GaAs的LED的掺杂Zn的P型Al_0.7Ga_0.3As(图3中的层34)中的无掺杂的Al_0.7Ga_0.3As(图3中的层32)，可以抑制电路集聚效应。同时，据报道，通过考虑带间隧道的物理学原理，电流可以均匀扩展，并且因此为实现更好的电流扩展开发了在超薄n⁺-GaN层(图4中的层53)上的透明电流扩展(图4中的层52)，如图4所示。在一个单独提出的技术中，LED的电流路径中设计了沟道(图5A中标注180)，以便局部地阻挡电流并改善电流分布，如图5A和5B所示。另一方面，沿着极性方向生长的六方相III-V氮化物具有很强的极化场的特性，这些极化场能够在异质结(即，AlGaN/GaN)中形成高表面电荷密度的二维电子气(2DEG)和二维空穴气(2DHG),该特性可以作为电流扩展层，如图6所示。最后，该电流扩展层也可以通过非掺杂AlGaN、非掺杂GaN、N型AlGaN和N型GaN(图7中的标注4)结合实现，这不仅使用了2DEG的特性，还通过合金工艺生成了能带变化。

发明内容

概括而言，本发明提出了一种具有改进的电流扩展层的发光装置。该电流扩展层为晶格匹配的外延沉积的PNP层。N层的厚度和掺杂选择为该N层完全被邻近的P层耗尽。结果，N层中的掺杂物变成电离的，并充当空穴扩散者。连同第一PN结的空穴阻挡效应，由此产生总体有效的电离扩展作用而没有电压消耗或少数载流子损失。这可能具有的优点在于，电流扩展比ITO效率更高、较高的辐射复合率、较低的温度、较高的输出、较高的效率、和/或较低的制造成本。

根据本发明的第一方面，提供了一种发光装置，包括：

多个电流扩展层，包括第一P掺杂层、第一N掺杂层和第二P掺杂层，

其中，所述N掺杂层具有配置为大量耗尽或完全耗尽的掺杂度和厚度。

其中，在所述电流扩展层中的耗尽区的厚度在平衡条件下可以在0nm到300nm之间。

其中，所述耗尽区的厚度在平衡条件下可以在0nm到178.37nm之间。

其中，所述N掺杂层的厚度在平衡或非平衡条件下小于所述耗尽区厚度。

其中，所述N掺杂层的厚度可能大于1nm。

其中，所述第一N掺杂层的内建电压可能大于穿通击穿电压。

其中，所述内建电压可能约为3.2V，所述穿通击穿电压可能约为0.08V。

其中，可以根据下式确定扩散长度。