[发明专利]一种LED外延结构及生长方法

说明书

本发明公开一种LED外延结构，包括衬底以及依次层叠设置在衬底上的第一半导体层、发光层和复合层；复合层包括依次层叠的第二半导体层、超晶格层和保护层；超晶格层包括至少一个超晶格单体；超晶格单体包括依次层叠设置的InGaN层、连接层和Mg₃N₂层。本发明通过Mg₃N₂层提高Mg原子浓度，使得空穴的浓度提高，InGaN层能提高空穴的传导效率，加速空穴的移动速率，使得空穴能快速到达发光层与电子复合，连接层能稳固连接InGaN层和Mg₃N₂层，结构紧凑。本发明还公开了一种LED外延结构的生长方法，包括在衬底上依次生长第一半导体层、发光层和复合层；本发明的生长方法能提高空穴浓度，从而大大提升空穴和电子的复合效率。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种LED外延结构及生长方法。

背景技术

LED是一种用于照明的半导体，其因体积小、耗电量低、使用寿命长、亮度高、环保和耐用等优点被广大消费者认可。

而传统的LED中，N型GaN层能向发光层提供电子，P型GaN层向发光层提供空穴，空穴和电子在发光层复合后以光子的形式输出，进而实现发光，但传统的P型GaN层中，Mg原子的激活效率较低，即Mg原子能够电离产生的空穴个数为总的Mg原子个数的1％左右，使得发光层中空穴的浓度不足，电子和空穴的复合效率低下，导致LED发光效果不良。

综上所述，急需一种发光效果好的LED外延结构及生长方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种发光效果好的LED外延结构及生长方法，具体技术方案如下：

一种LED外延结构，包括衬底以及依次层叠设置在衬底上的第一半导体层、发光层和复合层；所述复合层包括依次层叠的第二半导体层、超晶格层和保护层；所述第二半导体层设置在发光层上；所述超晶格层包括至少一个超晶格单体；所述超晶格单体包括依次层叠设置的InGaN层、连接层和Mg₃N₂层；所述InGaN层位于靠近第二半导体层的一侧，所述保护层设置在超晶格层上。

以上技术方案优选的，所述保护层为P型GaN层。

以上技术方案优选的，所述保护层上还依次层叠设有ITO层和绝缘层。

以上技术方案优选的，所述超晶格层包括多个层叠设置的超晶格单体，所述超晶格层的厚度为75-150nm。

以上技术方案优选的，所述发光层包括发光工作层和至少一个发光单体；所述发光单体包括层叠设置的In_xGa_(1-x)N层和SiGaN层，其中x＝0.1-0.3，所述In_xGa_(1-x)N层位于靠近第一半导体层的一侧；所述发光工作层设置在发光单体上。

本发明还公开了一种LED外延结构的生长方法，包括如下步骤；

步骤一：在衬底上生长第一半导体层；

步骤二：在第一半导体层生长发光层；

步骤三：在发光层上生长复合层；

所述步骤三中，所述复合层包括依次层叠的第二半导体层、超晶格层和保护层；所述第二半导体层生长在发光层上；所述超晶格层包括至少一个超晶格单体；所述超晶格单体包括依次生长的InGaN层、连接层和Mg₃N₂层；所述InGaN层生长在靠近第二半导体层的一侧，所述保护层生长在超晶格层上。

以上技术方案优选的，所述步骤三中，所述超晶格层包括多个层叠生长的超晶格单体，超晶格单体的个数为15-30个。