[实用新型]一种发光二极管外延片及发光二极管

说明书

本实用新型提供一种发光二极管外延片及发光二极管，其包括N型导通层、多量子阱和P型导通层，多量子阱的至少两个周期结构中每一个周期堆叠顺序为第一子层、第二子层和第三子层，第一子层为势阱，所述第二子层为势垒，并且所述第一子层的能级带隙Eg1、第二子层的能级带隙Eg2和第三子层的能级带隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3。额外势垒能提供更好的局限效果，在元件操作时，处于外加偏压情形下所造成的能带倾斜，产生一高带隙势垒的凸出(potential barrier spike),藉由此一特殊能带差异设计，更能防止载流子溢流，增加辐射复合效率，提升亮度。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件外延领域，具体涉及一种具有高能级带隙 (EnergyBandgap, 简称Eg) 多量子阱的发光二极管。

背景技术

发光二极管（LED，Light Emitting Diode）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。发光二极管一般包括N型半导体层、发光区和P型半导体层的外延结构。发光区域常使用多量子阱结构，多量子阱结构初始为两种不同的半导体材料薄膜相互堆叠形成电子或空穴的势阱，多量子阱的发光通过限制于阱层内的电子空穴对的辐射复合实现的。使用时，LED两端加上电压以后，载流子通过隧穿、扩散或热发射的形式进入多量子阱，注入的载流子大部分被多量子阱捕获并限制在其中，通过在阱层内辐射复合发出光，发光的波长取决于所使用的阱层材料的能级带隙。发光亮度取决于内量子效率和光提取效率，而提高内量子效率主要是通过多量子阱结构的调节，如阱深、厚度、组分和结构等。

实用新型内容

本实用新型提供了一种发光二极管外延片，用于发光二极管，通过在传统多量子阱的势阱和势垒两种半导体堆叠的周期结构中增加更高能级带隙的半导体层来改进周期结构的能级带隙分布，从而改善发光效率和漏电功能。

本实用新型的技术方案为：一种发光二极管外延片，其包括N型导通层、多量子阱和P型导通层，其特征在于：多量子阱的至少两个周期结构中每一个周期堆叠顺序为第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为势阱，所述第二子层为势垒，并且所述第一子层的能级带隙Eg1、第二子层的能级带隙Eg2和第三子层的能级带隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3。

优选地，所述的多量子阱包括周期性堆叠结构，包括第一子层和第二子层堆叠为至少一个周期以及上述至少堆叠顺序为第一子层、第二子层和第三子层的至少两个周期。

更优选地，所述的第三子层Eg3与Eg2的差值至少为1.5eV。

更优选地，所述的第三子层的厚度为30埃以下。

更优选地，所述的多量子阱的总厚度为100~3000埃。

更优选地，所述的第一子层的厚度为50-80埃。

更优选地，所述的第二子层的厚度为150~210埃。

更优选地，所述的发光二极管为氮化镓基二极管。

所述的第三子层为AlwGa1-wN，0.95≤w≤1。

更优选地，所述的第二子层的Eg2和第一子层的Eg1的能级带隙差值为0.25~0.30eV范围。

更优选地，所述发光二极管发光波长区域为紫外，更优选地，所述的发光波长为350-370nm。

更优选地，所述的第一子层的Eg1范围是3.3~3.5eV之间，第二子层的Eg2范围是3.55~3.90之间。

更优选地，所述的第一子层的Eg1范围是3.3~3.4eV之间，第二子层的Eg2范围是3.59~3.7eV之间，所述的第三子层的Eg3为6.0~6.2eV之间。