[发明专利]一种LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种LED外延结构及其制备方法，该结构包括衬底；位于所述衬底上的半导体外延层，包括AlN层、N型AlGaN层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、P型AlGaN空穴注入层、P型GaN接触层；所述N型AlGaN层与电流扩展层之间还设置有电子减速层，所述电子减速层为Al_xGa_1‑xN材料，40％＜x＜100％，所述电子减速层的Al组分总量大于所述N型AlGaN层的Al组分总量，其厚度为1nm～200nm。本发明通过增加具有特殊结构的电子减速器对进入量子阱有源层的电子进行减速，从而使空穴更易进入靠近N型AlGaN层的前几个量子阱中与电子发生辐射复合，提高深紫外LED器件的发光效率。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种LED外延结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

然而深紫外LED效率偏低，导致深紫外LED效率偏低的一个主要原因是n型AlGaN注入层提供的电子浓度及迁移率远高于p型AlGaN注入层提供的空穴浓度及迁移率，另一方面，由于电子阻挡层的阻碍，空穴注入效率进一步降低。这会导致空穴很难迁移至多量子阱有源区的靠近n型AlGaN注入层的前几个量子阱中。因此，在多量子阱有源区中，仅在靠近p型AlGaN注入层的量子阱中会发生高效辐射复合。为了满足实用化需求，需要提高AlGaN基DUV LED器件的发光效率，且迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种LED外延结构及其制备方法，通过增加具有特殊结构的电子减速器，对进入多量子阱有源区的电子进行减速，从而使空穴更易进入靠近N型AlGaN层的前几个量子阱中，与电子发生辐射复合，最终提高深紫外LED器件的发光效率。

本发明是这样实现的：

本发明的目的之一在于提供了一种LED外延结构，包括：

衬底；

位于所述衬底上的半导体外延层，包括AlN层、N型AlGaN层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、P型AlGaN空穴注入层、P型GaN接触层；

所述N型AlGaN层与电流扩展层之间还设置有用于对来源于n型AlGaN层的电子进行减速的电子减速层，且所述电子减速层为Al_xGa_1-xN材料，其中40％＜x＜100％，且所述电子减速层的Al组分总量大于所述N型AlGaN层的Al组分总量，其厚度为1nm～200nm。

优选地，所述Al_xGa_1-xN材料，其Al组分由e线性渐变至f，e和f满足40％＜e＜f＜100％。

优选地，所述Al_xGa_1-xN材料为Al_cGa_1-cN/Al_dGa_1-dN超晶格结构，其中c和d分别满足40％＜c＜100％，40％＜d＜100％；Al_cGa_1-cN中的Al组分由e线性渐变至f，e和f满足40％＜e＜f＜d＜100％；Al_dGa_1-dN中的Al组分由g线性渐变至h，g和h满足40％＜c＜h＜g＜100％。

更为优选地，所述的e、f、g及h，满足40％＜e＜f＜h＜g＜100％。