[发明专利]具有异质外延NIP结型多量子阱发光层终端的LED结构

说明书

本发明公开了具有异质外延NIP结型多量子阱发光层终端的LED结构，属于半导体光电子器件技术领域，包括衬底、GaN缓冲层、未掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱发光层、电子阻挡层和p型GaN层，所述GaN缓冲层、未掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱发光层、电子阻挡层与p型GaN层依次生长在衬底上，所述多量子阱发光层包括多个量子阱层，最上方的所述量子阱层的终端势垒层为N‑I‑P结型异质外延结构，所述N‑I‑P结型异质外延结构依次包括N型GaN层、I型Al_xGa_1‑xN层与P型GaN层，其中，0≤x≤0.8。本发明可以有效阻挡电子泄漏，提高空穴的注入效率，增加电子与空穴的辐射复合，提高LED的内量子效率和光的输出功率。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，具体涉及具有异质外延NIP结型多量子阱发光层终端的LED结构。

背景技术

发光二极管LED具有光电转换效率高、使用寿命长、易于集成、驱动电压低等优点，被广泛应用于照明、显示屏、指示信号等各个领域。目前发达国家照明用电占总发电量的20％，发展中国家在10-15％，欠发达国家和地区在5％，具有替代白炽灯成为新一代照明光源的潜力。

对于GaN基带隙半导体材料，其发光光谱涵盖了从深紫外到中红外的整个波段，这一优势使GaN材料比其他半导体材料在照明领域具有更大的发展潜力和更广阔的应用空间。

虽然GaN基LED目前已经大规模产业化生产，但是仍然存在着发光效率低下的问题，这是因为GaN基材料本身存在自发极化效应和压电极化效应，极化效应产生的极化电场致使多量子阱结构的能带发生形变进而产生量子限制斯塔克效应，随着驱动电流增加，器件内部漏电流变得严重，导致内量子效率降低。

传统的LED外延结构采用普通的多量子阱发光层，由于异质结和极化的存在，导致电子阻挡层具有较高的价带空穴势垒，降低了空穴的注入效率，从而导致LED内量子效率和光输出效率的下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何提高LED的内量子效率和光的输出功率，提供了具有异质外延NIP结型多量子阱发光层终端的LED结构。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括衬底、GaN缓冲层、未掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱发光层、电子阻挡层和p型GaN层，所述GaN缓冲层、未掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱发光层、电子阻挡层与p型GaN层依次生长在衬底上，所述多量子阱发光层包括多个量子阱层，最上方的所述量子阱层的终端势垒层为N-I-P结型异质外延结构，所述N-I-P结型异质外延结构依次包括N型GaN层、I型Al_xGa_1-xN层与P型 GaN层，所述N型GaN层为第一势阱层；所述I型Al_xGa_1-xN层为势垒层，所述I型Al_xGa_1-xN 层位于N型GaN层的上端，所述P型GaN层为第二势阱层，所述P型GaN位于I型Al_xGa_1-xN 层的上端。

优选的，所述量子阱层包括InGaN势阱与GaN势垒，所述InGaN势阱与GaN势垒交替设置，所述InGaN势阱与GaN势垒构成一个周期对，所述多量子阱发光层包括多个周期对，在同一周期对内，所述GaN势垒位于InGaN势阱的上端。

优选的，所述多量子阱发光层的结构中In组分为15％～20％，所述InGaN势阱的厚度为1～3nm，所述GaN势垒的厚度为10～16nm。