[实用新型]GaN基LED外延结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种GaN基LED外延结构。

背景技术

GaN（氮化镓）是制作LED外延片的材料之一。GaN是极稳定的化合物和坚硬的高熔点材料，也是直接跃迁的宽带隙半导体料，不仅具有良好的物理和化学性质，而且具有电子饱和速率高、热导率好、禁带宽度大和介电常数小等特点和强的抗辐照能力，可用来制备稳定性能好、寿命长、耐腐蚀和耐高温的大功率器件。

通常，GaN基LED在蓝宝石衬底上进行外延生长。传统的GaN基LED外延结构一般采用InGaN/GaN的MQW（multiplequantumwell，多量子阱）有源发光层结构。因InN（氮化铟）与GaN之间存在着很大的晶格失配（约为11％），导致GaN基LED发光层的多量子阱InGaN/GaN中也存在着很大的压应力。一方面，压应力会产生压电极化电场，引起量子阱能带的倾斜，使电子和空穴波函数的交叠减少，造成内量子效率的下降，即所谓的量子限制斯塔克效应（QCSE）；另一方面，压应力会影响量子阱中In的有效合并，使其难以形成晶体质量良好的高In组份的量子阱，从而使LED的发光效率较低。所以InGaN量子阱中应力的调制成为提高发光效率的关键因素之一。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种GaN基LED外延结构。

为了实现上述目的，本实用新型一实施方式提供一种GaN基LED外延结构，该LED外延结构从下向上依次包括：衬底，N型GaN层，MQW有源层，P型GaN层。其中，MQW有源层包括InGaN阱层、以及生长在InGaN阱层之上的掺杂垒层，掺杂垒层为Al_xGa_(1-x)N垒层，Al_xGa_(1-x)N垒层中Al的摩尔含量从与InGaN阱层接触的下表面到与P型GaN层接触的上表面先递增，再递减。

作为本实施方式的进一步改进，掺杂垒层与InGaN阱层接触的下表面中，x的取值为0。

作为本实施方式的进一步改进，掺杂垒层与P型GaN层接触的上表面中，x的取值为0。

作为本实施方式的进一步改进，掺杂垒层自下向上包括第一掺杂垒层及第二掺杂垒层，第一掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N自下向上x值逐渐升高，且x的取值范围为0到10%，第二掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N自下向上x值逐渐降低，且x的取值范围为10%到0。

作为本实施方式的进一步改进，第一掺杂垒层厚度范围为20-80埃。

作为本实施方式的进一步改进，第二掺杂垒层厚度范围为20-80埃。

作为本实施方式的进一步改进，掺杂垒层自下向上包括第一掺杂垒层、第二掺杂垒层及第三掺杂垒层，第一掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N自下向上x值逐渐升高，且x的取值范围为0到10%，第二掺杂垒层不掺杂铝或者掺杂恒定浓度的铝，第三掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N自下向上x值逐渐降低，且x的取值范围为10%到0。

作为本实施方式的进一步改进，掺杂垒层自下向上包括第一掺杂垒层、第二掺杂垒层及第三掺杂垒层，第一掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N自下向上x值逐渐升高，且x的取值范围为0到10%，第二掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N中x为恒定值，x的取值范围为4%到10%，第三掺杂垒层Al_xGa_(1-x)N自下向上x值逐渐降低，且x的取值范围为10%到0。

作为本实施方式的进一步改进，上述第一掺杂垒层厚度20-40埃，第二掺杂垒层厚度40-60埃，第三掺杂垒层厚度20-40埃。

作为本实施方式的进一步改进，Al_xGa_(1-x)N垒层中Al的摩尔含量从与InGaN阱层接触的下表面到与P型GaN层接触的上表面先线性递增，再线性递减。

与现有技术相比，本实用新型采用渐变的Al_xGa_（1-x）N多量子阱层结构形成能级梯度，与InGaN阱层形成的压应力减小，可以有效释放量子阱中的压应力，改善其极化电场效应，减弱量子阱内的斯托克斯效应，提高电子载流子和空穴载流子符合几率，提高内量子效率，从而提高LED的发光效率。

附图说明