[发明专利]具有多量子阱和非对称P-N结的发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及具有多量子阱的发光二极管(LED)的领域。

背景技术

图1图解性地示出了根据现有技术的具有多量子阱的二极管10。

该二极管10包括由第一n掺杂GaN(GaN-n)层12和第二p-掺杂GaN(GaN-p)层14形成的p-n结，其中第一n掺杂GaN(GaN-n)层12的浓度等于10¹⁹施主/cm³)(donors/cm³，第二p掺杂GaN(GaN-p)层14的浓度等于2x10¹⁹受主/cm³(acceptors/cm³)，例如这两个层各自的厚度为几微米。

在层12与层14之间设置了多个发射层16。本文中所描述的二极管10包括图1中示出的三个发射层16，标记为16.1、16.2和16.3，每个形成一个量子阱。发射层16包括非有意掺杂(具有剩余施主浓度n_nid＝10¹⁷cm^-3)的In_0.16Ga_0.84N(包含16％的铟与84％的镓)并且厚度等于1nm。包括非有意掺杂(具有剩余施主浓度n_nid＝10¹⁷cm^-3)的GaN并且厚度等于5nm的阻挡层18(在二极管10中有四个阻挡层，标记为18.1、18.2、18.3和18.4)也位于层12与层14之间。四个阻挡层18中的两个阻挡层分别被插入在两个连续的发射层16之间，而其它两个阻挡层18中的每个阻挡层分别被插入在发射层16中一个发射层与层12之间以及发射层16中一个发射层与层14之间。

通过在第一层12(其随后构成二极管10的阴极)与第二层14(构成二极管10的阳极)侧上形成电接触来使二极管10极化。图2中示出了由此在二极管10的不同层之间极化的二极管10的0V带结构。在该图中，单位为eV的导带具有标记20而单位也为eV的价带具有标记22。图3中示出了二极管10的I(V)特性，换言之，示出了随二极管10的阳极处的电压变化的该二极管10的阳极处的电流密度的值。图3示出了在二极管10的阳极与阴极之间施加的3.2V的极化电压能够给出等于250A/cm²的二极管10的阳极处的电流密度，该电流密度通常对应于非常亮的发光二极管中所需的电流密度。

图4示出了在二极管10的阳极与阴极之间施加了3.2V的该极化电压的情况下在二极管10的不同层中获得的每cm³.s的对数标度上的辐射复合率。该图示出了在由第三发射层16.3形成的量子阱中获得了大约10²⁷cm^-3s^-1的复合率。另一方面，在第二发射层16.2中该辐射复合率降到大约10²³cm^-3s^-1，以及在第一发射层16.1中降到大约1x10¹⁹cm^-3s^-1。因此，用二极管10获得的光发射非常差地分布在二极管10的三个量子阱之间。