[发明专利]一种具有高光效的LED制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高光效的LED制备方法，该方法可以进一步减少发光面积损失，增加补充层提高量子阱的生长质量，提高反向电压，降低器件内部漏电的同时，还利用In组分渐变的斜阱层，改变阱的禁带宽度，以俘获更多的电子和空穴，增大了电子与空穴的接触面积，提高发光面积，降低电子的运行速度，增大与空穴的接触的有效电子数，提高发光二极管的发光效率。

所属技术领域

本发明涉及LED的制备方法，具体涉及一种具有高光效的LED制备方法。

背景技术

近年来，被誉为“绿色照明”的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)照明技术发展迅猛。与传统照明光源相比，白光发光二极管不仅功耗低，使用寿命长，尺寸小，绿色环保，更具有调制性能好，响应灵敏度高等优点。白光发光二极管一方面具有发射功率高、对人眼安全等特点；另一方面，具有反应速度快、调制性好，无电磁干扰、无需申请无线电频谱等优点。

发光二极管核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

GaN基材料属于直接带隙半导体，并且其带隙从1.8～6.2V连续可调，是生产高亮度蓝光、绿光和白光LED的最常用材料。然而c方向生长的铝铟镓氮材料中存在很强的极化电场，该电场造成量子阱能带倾斜，使电子和空穴在空间上分离，降低了复合发光效率。而且能带倾斜产生的势垒尖峰会阻挡空穴的输运，加之空穴有效质量很大，使空穴在各个量子阱中分布极不均匀。

发光二极管是采用外延生长的方式生成的一种外延结构，该外延结构主要由衬底、提供电子的N型层、提供空穴的P型层以及复合区的有源层组成，主要应用于照明、交通信号灯、电视、手机等的背光源，背光源中的蓝、绿、白光主要是采用金属有机化学气相沉积法将氮化镓材料沉积到蓝宝石衬底上形成的。

在传统的氮化镓基二极管外延片结构中，贯穿整个P～N结的位错为造成二极管性能降低的主要因素之一，此类位错会造成内量子效率降低、反向漏电、抗静电击穿能力较差。

电子阻挡层PAlGaN在LED外延中是不可以或缺的，主要作用是利用AlGaN的高能带阻挡发光层的电子外溢至P层，但是也带来很多不好之处。

发明内容

本发明提供一种具有高光效的LED制备方法，该方法可以进一步减少发光面积损失，增加补充层提高量子阱的生长质量，提高反向电压，降低器件内部漏电的同时，还利用In组分渐变的斜阱层，改变阱的禁带宽度，以俘获更多的电子和空穴，增大了电子与空穴的接触面积，提高发光面积，降低电子的运行速度，增大与空穴的接触的有效电子数，提高发光二极管的发光效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种具有高光效的LED制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)准备衬底

H₂环境中高温净化衬底；

(2)采用金属有机化合物化学气相沉积法在衬底上形成外延片

所述外延片包括从衬底上由下而上依次生成低温缓冲层、U型氮化镓GaN层、N型GaN层、垒层/阱层/补充层/斜阱层结构的多量子阱层、功能层、发光层和P型GaN层；

(3)在P型GaN层上形成导电层

(4)蚀刻N-GaN外侧壁形成N电极，在导电层上形成P电极。

优选的，在所述步骤(1)中，在1000℃～1100℃的H₂气氛下，通入100L/min～130L/min的H₂，保持反应腔压力100mbar～300mbar，处理衬底8min～10min。