[发明专利]发光二极管

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，具体涉及一种减少大电流下载流子泄露的发光二级管。

背景技术

半导体发光二极管因其具有体积小、耗电低、寿命长和节能环保等优点得到了广泛应用。随着金属有机物物化学气相沉积（MOCVD）外延生长技术的成熟，以（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P材料作为有源区的LED具有较高的内量子效率。

（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P发光二极管一般需要在有源层与P型覆盖层之间具有较大的带隙差。然而，对于诸如670nm以下的短波长发光二极管，要求采用高带隙的有源层，而更高带隙且晶格匹配的P型覆盖层材料却是有限的，如此造成P覆盖层和有源层的带隙差较小，当注入大电流后，P覆盖层对电子的限制局限即显露出来：随着注入电流的增加，有源区内载流子密度增大，载流子很容易泄露到P型覆盖层发生非辐射复合，导致内量子效率降低。另外，随着电流的加大产生的焦耳热也将随着注入电流的平方关系增加，随着大量的焦耳热产生，有源区的温度升高，禁带宽度随之变窄，载流子填充水平也变高，因而导致光吸收损耗和载流子的泄露继续变大，随着大电流使用时间的加长，电子的碰撞也会导致部分的本征激发或其他能级激发，将使芯片产品在引用过程中产生很多的不稳定状况。

图1显示了常规（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P发光二极管的能带图。在大电流下使用过程中，靠近P覆盖层的量子阱内的电子密度非常大，同时非辐射复合的增加，也使有源层的温度上升，缺陷密度也随之增加，会有越来越多的电流进入P型层复合，降低了辐射量子效率，产品的品质也极其不稳定。上述常规大功率发光二极管一般使用Al_0.5In_0.5P作为P型限制层，而Al_0.5In_0.5P已经在AlGaInP体系中带隙达到最高，高带隙材料中找不到匹配材料来减少电子的泄露。

发明内容

针对前述问题，本发明提出一种大功率发光二极管，其在有源层与P型覆盖层之间插入高带隙非匹配的周期性AlInP薄层结构，通过精确控制失配AlInP薄层厚度，保证在弹性范围内无应变释放，同时保证周期性AlInP薄层结构的总厚度有效限制电子的泄露，大大提高大功率芯片的使用寿命和工作稳定性。

本发明解决上述问题的技术方案为：发光二极管，包括N型覆盖层、Al_aGa_1-aInP多量子阱有源层和P型Al_bIn1-_bP覆盖层(0＜b≤0.5)，在所述有源层与P型Al_bIn_1-bP覆盖层之间插入一周期结构，所述周期结构由Al_xIn_1-xP层和Al_yIn_1-yP层交替堆叠（其中0.5＜x＜1，0＜y≤0.5），所述Al_xIn_1-xP层的带隙大于所述P型Al_bIn_1-bP覆盖层的带隙，其晶格常数与所述P型Al_bIn_1-bP覆盖层失配，所述Al_yIn_1-yP层的晶格常数与所述P型Al_bIn1-_bP覆盖层匹配。

优选地，所述周期结构之Al_xIn_1-xP层的单层厚度满足在弹性范围内无应变释放，但其总厚度确保能够电子阻挡，并减少直接隧穿效应。

优选地，所述周期结构为非超晶格结构，防止超晶格结构中的直接隧穿效应。

优选地，所述Al_xIn_1-xP层中的Al组分x比所述P型Al_bIn₁-_bP覆盖层中的Al组分b高出20%~60%。

优选地，所述Al_xIn_1-xP层中的Al组分x为60~80%。