[发明专利]一种发光二极管及其制备方法

说明书

本申请公开了一种发光二极管及其制备方法，发光二极管将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，该超晶格结构减少了最后一层量子垒层的极化电场强度，增加了其电子空穴波函数交迭程度，有利于其辐射复合发光，并且超晶格结构不仅降低了发光二极管的制备难度，而且使得生长高质量的超晶格结构和第二型接触层成为可能。另外，超晶格结构的存在还使得整个第二型结构层的导带电子势垒高度进一步提升，大大减少了电子泄露，同时降低了价带空穴的势垒高度，促进了空穴的传输，极大提升了多量子阱层的内量子效率，减少效率骤降，大幅提升了发光二极管的整体发光功率。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种发光二极管及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，也称为电致发光二极管，是LED灯的核心组件。随着发光二极管技术的快速发展，发光二极管在各领域中的应用越来越广泛。

III-V族氮化物，由于其直接带隙半导体的特性，具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等优异的物理特性，在电学、光学领域受到广泛的关注。其中，以GaN基为主要材料的蓝光、白光发光二极管已经实现了超过以往任何常规光源的效率，并且广泛应用于各种新兴行业。然而，迄今为止，我们只利用了GaN基材料发射光谱中非常窄的一部分，通过向GaN基材料中添加AlN,可以实现在整个紫外波段中发光。此外，紫外发光二极管在众多领域都有应用，比如紫外固化、空气和水净化、日常照明等，然而现阶段由于生产工艺水平的限制，紫外波段发光二极管的大规模应用依旧存在很多问题，现有技术中的紫外波段的发光二极管的结构主要包括衬底、缓冲层、铝镓氮电流扩展层、多量子阱层、电子阻挡层和P型接触层，由于电子阻挡层的平均铝组分较高，制备难度较大，并且由于电子阻挡层与多量子阱层中最后一层量子垒之间存在的强极化场，不利于电子空穴的辐射复合，限制了发光二极管的内量子效率的进一步提升。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种发光二极管及其制备方法，以实现降低紫外波段的发光二极管的制备难度，提升发光二极管的内量子效率的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种发光二极管，包括：

衬底；

在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，

所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；

所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。

可选的，所述第一数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。

可选的，所述超晶格结构包括N个第一类超晶格层，N为奇数；

所述第一数组中排布顺序为(N+1)/2的元素为所述第一数组中取值最大的元素。

可选的，多个第二类超晶格层中的铝组分取值相同。

可选的，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的前X个元素的取值相同，所述第二数组中第X+1个元素到第M个元素呈递减方式排布。