[发明专利]一种基于非极性GaN自支撑衬底的高带宽LED

说明书

本发明公开了一种基于非极性GaN自支撑衬底的高带宽LED，所述LED包括衬底、N型掺杂的GaN层、In_xGa_（1‑x）N/GaN多量子阱有源区发光层、P型Al_yGa_（1‑y）N电子阻挡层和P型GaN帽层，并在衬底的表面从下到上依次排布。本发明所述非极性GaN自支撑衬底能降低衬底和N型GaN之间的缺陷密度，减小了LED的极化效应，使有源区的电子和空穴受到极化效应的影响更小，更容易发生辐射复合即减小了载流子复合寿命，改善了LED的性能，从根本上消除LED有源区内电场对载流子寿命的影响，提高LED带宽。

技术领域

本发明涉及LED可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于非极性GaN自支撑衬底的高带宽LED。

背景技术

由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种高效、绿色环保的新型固态照明光源，其优点在于既具有光电转换效率高、发光强度大、寿命长等的特点又具有响应频率高，能实现高的调制带宽的效果。

研究LED器件调制特性以及在高速调制状态下的发光特性是提升新型可见光通信系统性能的关键问题之一，LED器件调制特性的提升可以显著拓展可见光通信系统的应用范围。但现有LED器件的带宽有限、响应速率不够、在高速调制状态下的LED满足不了现有的通信照明的需求，因此提供一种高带宽的LED，成为亟待解决的技术难题，一方面自支撑GaN衬底外延LED可以很好的降低材料的位错密度，从材料本身来拓展带宽，另一方面非极性面的衬底外延LED，从根本上消除LED有源区内电场对载流子寿命的影响，从而提高带宽。因此，基于LED器件的调频特性，通过分析发光器件和封装的结构及其他关键光电性能，有必要通过使用缺陷密度小的生长材料来，有效改善LED器件的响应速率，提高LED的调制带宽。

发明内容

为了解决上述问题和缺陷，本发明提供一种基于非极性GaN自支撑衬底的高带宽LED，目的在于有效地改善LED器件性能，提高其调制带宽。

为了实现上述的目的，本发明提供如下技术方案。

本发明提供一种基于非极性GaN自支撑衬底的高带宽LED，所述LED包括衬底、N型掺杂的GaN层、In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱有源区发光层、P型Al_yGa_(1-y)N电子阻挡层和P型GaN帽层；所述N型掺杂的GaN层、In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱有源区发光层、P型Al_yGa_(1-y)N电子阻挡层和P型GaN帽层在衬底的上表面从下到上依次排布。

优选地，所述衬底为非极性GaN衬底。

优选地，所述衬底为非极性面自支撑GaN衬底。

优选地，所述N型掺杂的GaN层生长于所述衬底的上表面，N型掺杂的GaN层生长的的厚度为1μm～3μm，生长温度为900～1200℃，使用Si完成N型掺杂，N型掺杂的浓度是5×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

优选地，所述In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱有源区发光层生长于所述N型掺杂的GaN层的上表面，所述In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱有源区发光层中由In_xGa_(1-x)N构成量子阱、GaN构成量子垒，所述量子阱和量子垒形成3～9个周期的有源区，其中，量子阱生长3nm～5nm，量子垒生长8nm～12nm，生长温度为700～850℃，In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱有源区发光层的发光波长为400nm至450nm。