[实用新型]一种掺杂超晶格结构的黄绿光LED

说明书

技术领域

    本实用新型属于光电子技术领域，具体涉及AlGaInP四元系LED技术领域。

背景技术

四元系AlGaInP黄绿光发光二极管广泛应用于信号指示、显示、交通指示、显示屏、汽车照明、特种照明等各个领域。四元AlGaInP材料随着波长的变短，有源层Al组分不断升高，Al原子与氧或碳原子结合导致材料产生严重的晶格缺陷，发光效率下降；另一方面黄绿光的能带由于Al组分的比例提高，能隙由直接能隙逐步转变成间接能隙，内量子效率进一步大幅下降，致使黄绿光波段LED产品光效较低。

传统的AlGaInP四元系黄绿光LED，如图1，在GaAs衬底11上，自下而上依次生长为缓冲层12、布拉格反射层13、第一限制层14、常规非掺杂有源层15、第二限制层16和GaP窗口层17。此结构由于黄绿光波段自身的有源层材料能隙极限，难以得到高效的电子空穴复合效率，技术人员为提高电子空穴在有源层俘获，提高内量子效率，一般采用增加有源层超晶格对数，但是此类工艺提升亮度有限，且由于有源层厚度增加，PN结势垒电容降低，器件的ESD抗静电性能变差。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型旨在提供一种发光效率更高的含掺杂超晶格有源层的黄绿光LED。

本实用新型包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、布拉格反射层、N型限制层、有源层、P型限制层以及GaP窗口层，其特征在于，有源层为掺杂同种导电类型杂质的Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP掺杂超晶格结构层，其中，0.2<X<0.4，0.5<Y<1。

本实用新型的AlGaInP掺杂超晶格结构层即掺杂同种导电类型杂质的Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP掺杂超晶格结构层，其中，0.2<X<0.4，0.5<Y<1。本实用新型通过在有源层中加入掺杂的Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP超晶格结构可较大地改善传统结构的内量子效率低的问题，提高有源区的空穴注入，提升电子空穴复合效率，从而较大地提高产品光效，其亮度较传统结构可提升40%～60%，因此，本实用新型能够大量生产发光波长560～580nm范围的高效率的黄绿光波段的LED。

另外，本实用新型在所述掺杂超晶格结构层和P型限制层之间还可以再设置非掺杂有源层。非掺杂有源层可以进一步俘获电子，提高内量子效率，同时由于有源区无杂质掺杂可进一步提升器件使用寿命。

所述掺杂元素为Zn或Mg，掺杂浓度1E16-1E17。使用Zn或Mg掺杂可在有源区提供空穴，提高有源区电子与空穴复合，提高内量子效率，进一步的掺杂浓度越高提供的空穴量越大，提升效果越大，但是有源区掺杂过多会减低器件使用寿命，所以本实用新型选择掺杂浓度范围1E16-1E17之间。

在Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP材料中，本实用新型优选的0.3≤X≤0.35，0.6≤Y≤0.7。X决定能带宽度，取值根据产品实际波长调整，Y取值小等于0.7目的为保证超晶格结构能带差，保证有源区复合效率。如Y值如小于0.5，会直接带隙会吸收有源区发光，使产品光效低；如Y值越高，势垒越高，产品电压高，器件性能差。

所述掺杂超晶格结构层的周期厚度为1nm～15nm，超晶格周期对数为2～120对。本实用新型“周期厚度”是指单对有源层材料Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP的厚度。如周期厚度过厚，则量子效应变差，发光效率变低，同时有源区整体厚度增加，PN结势垒电容降低，器件ESD性能变差。

通常对数越多可以有效提升器件的饱和电流及内量子效率，但可能带来ESD性能下降问题，对数越多，则复合效率越高；对数少，则复合效率低。但是对数太多量子复合效率饱和无增强作用，同时伴随对数增加，有源区整体厚度增加，PN结势垒电容降低，器件ESD性能变差。所以本实用新型选用2～120对。