[发明专利]一种氮化物半导体发光二极管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种氮化物半导体发光二极管及其制作方法，包括衬底，第一导电型的第一半导体层，至少一具有M个开口向上或向下V形坑的多量子阱的第一有源层，至少一界面连接层，至少一具有N个开口向上或向下V形坑的多量子阱的第二有源层组成的多重堆叠的多量子阱结构，第一有源层和第二有源层交替垒加；以及邻接所述多重堆叠的多量子阱结构的第二导电型的第二半导体层，可以调控组合V形坑的体积、形态和密度，提升量子效应和发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种氮化物半导体发光二极管及其制作方法。

背景技术

现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因氮化物发光二极管的底层存在缺陷，导致生长量子阱时缺陷延伸会形成V-pits（V形坑）。V-pits的侧壁的势垒大于多量子阱的势垒，导致电子不易跃迁进入V-pits的缺陷非辐射复合中心，同时，V-pits侧壁可对多量子阱发出的光进行反射，改变发光角度，降低全反射角对出光影响，提升光提取效率，提升发光效率和发光强度。传统的多量子阱的V形坑开口向上，随着量子阱对数的增加，其V形坑的开口越大，但开口角度和形状难以控制。采用传统外延生长方法只能生长一个多量子阱，且V形坑开口只能向上，无法生长多重垒层且V形坑开口可控可组合的多量子阱。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多重堆叠多量子阱的氮化物发光二极管及其制作方法。

本发明提供一种氮化物半导体发光二极管，从下至上依次包括：衬底，第一导电型的第一半导体层；由至少一具有M个开口向上或向下V形坑的多量子阱的第一有源层，至少一界面连接层，至少一具有N个开口向上或向下V形坑的多量子阱的第二有源层组成的多重堆叠的多量子阱结构，第一有源层的V形坑和第二有源层的V形坑交替垒加，形成V形坑的组合；以及邻接所述多重堆叠的多量子阱结构的第二导电型的第二半导体层。

进一步地，所述具有M个开口向上或向下的多量子阱，M≥1的整数；所述具有N个开口向上或向下的多量子阱，N≥1的整数，M和N交替垒加。

进一步地，位于所述界面连接层两侧的V形坑进行对称或非对称的多重堆叠组合，以调控组合后V形坑的体积、形态和密度。

进一步地，位于所述界面连接层两侧的第一有源层的上表面、第二有源层的下表面分别具有相反的极性面。

进一步地，位于所述界面连接层下侧的第一有源层的上表面呈现金属极性，位于所述界面连接层上侧的第二有源层的下表面呈现非金属极性；或者是位于所述界面连接层下侧的第一有源层的上表面呈现非金属极性，位于所述界面连接层上侧的第二有源层的下表面呈现金属极性。

进一步地，所述界面连接层的材料为氮化物材料，厚度为1 ~100个原子层。

进一步地，在所述衬底上还形成缓冲层。

进一步地，在所述第二导电型的第二半导体层上还形成第二导电型的接触层。

本发明还提供一种氮化物半导体发光二极管的制作方法，包括工艺步骤：

（1）在衬底上生长第一导电型的第一半导体层；

（2）在所述第一导电型的第一半导体层上，制作至少一具有开口向上或向下V形坑的多量子阱的第一有源层；

（3）在所述第一有源层上形成至少一界面连接层；

（4）在所述界面连接层上制作至少一具有开口向上或向下V形坑的多量子阱的第二有源层，第一有源层的开口向上或向下的V形坑与第二有源层的开口向上或向下的V形坑进行交替垒加组合，形成V形坑组合的多量子阱的有源层；

（5）在所述第二有源层上依次生长第二导电型的第二半导体层。