[实用新型]一种N型氮化镓基发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管，具体涉及一种N型氮化镓基发光二极管。

背景技术

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

目前，LED的发光效率尽管己远大于其它光源的发光效率，但是，由于载流子会选择阻值最小的路径，降低了电子-空穴对的复合概率，从而发光效率低仍低于其理论最高值，显而易见，如果能通过改善LED芯片用的外延结构来提升其发光效率有其广宽的实用价值和显著的社会效益和经济效益。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过增加特殊材质和厚度的电子扩散层来增加载流子在LED结构中进行横向扩展，增加电子-空穴对的复合概率，从而提供一种发光效率更高的N型氮化镓基发光二极管。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，所述外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底、氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、硅掺杂的n型氮化镓层、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层、铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层、铝掺杂氮化镓层、镁掺杂的p型氮化镓层以及透明导电层，所述透明导电层上设置有p型电极，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层上还设置有n型电极。

优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述氮化镓缓冲层的厚度＜所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层的厚度＜硅掺杂的n型氮化镓层的厚度。

优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述氮化镓缓冲层的厚度为15-25nm，所述硅掺杂的n型氮化镓层的厚度为2-3μm。

优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层的厚度为30-40nm，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层中铝的组分含量为4％～8％，且其中硅的浓度为1E+18～3E+18cm^-3。

优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层的周期数为5-10个周期。

优选的，所述的一种N型氮化镓基发光二极管，其中：所述镁掺杂的p型氮化镓层的厚度为30-50nm。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本实用新型设计精巧，结构简单，通过在硅掺杂的n型氮化镓层和铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层之间增加硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层，并通过控制电子扩散层的组分厚度，以增加载流子在LED结构中进行横向扩展，增加电子-空穴对的复合概率，从而提高N型氮化镓基发光二极管的发光效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

本实用新型揭示的一种N型氮化镓基发光二极管，包括外延层结构，如附图1所示，所述外延层结构包括从上至下依次设置的蓝宝石衬底1、氮化镓缓冲层2、非掺杂氮化镓层3、硅掺杂的n型氮化镓层4、硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5、铟镓氮-氮化镓多量子阱有源发光层6、铝掺杂氮化镓层7、镁掺杂的p型氮化镓层8以及透明导电层9，所述透明导电层9上设置有p型电极10，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5上还设置有n型电极11。

其中，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5中铝的组分含量为4％～8％，优选为6％，且所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5中硅的浓度为1E+18～3E+18cm^-3，优选为2E+18cm^-3。

并且，所述氮化镓缓冲层2的厚度＜所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5的厚度＜硅掺杂的n型氮化镓层4的厚度，详细的，所述氮化镓缓冲层2的厚度优选为15-25nm，所述硅掺杂的n型氮化镓层4的厚度优选为2-3μm，所述硅掺杂的低温n型铝镓氮的电子扩散层5的厚度为20-40nm，优选为30-40nm，更优选为20nm。