[发明专利]红外发光二极管外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种红外发光二极管外延结构及其制备方法，其中所述红外发光二极管外延结构从下至上依次包括：位于衬底上的缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层、应力释放层以及第二型半导体层，所述应力释放层为组分渐变的结构层。本发明通过在有源层与第二型半导体层之间插入组分渐变的应力释放层，能够增加发光二极管的发光效率，并且能够有效降低电压。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种红外发光二极管外延结构及其制备方法。

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，具有结构简单、重量轻、无污染等优点，已广泛应用于数码，显示，照明及植物工程等多个领域，被称为环保、节能的绿色照明光源，蕴藏了巨大的商机。其中，红外发光二极管是一种重要的发光二极管，广泛应用于远程遥控，车辆传感，闭路电视等领域，红外发光二极管的外延结构则是用于制备红外发光二极管的基础结构。

在红外发光二极管的外延结构中，有源层(InGaAs/AlGaAs)存在压电场，此压电场是由于InGaAs与AlGaAs之间的晶格常数不同所致，通常把此现象称作量子限制Stark效应。Stark效应对发光二极管的发光效率具有很大的负作用，在有源层结构中，在内建极化电场的作用下，半导体的能带发生倾斜，电子-空穴对发生空间分离、波函数交叠量减少，会引起发光效率下降、发光峰(吸收边)红移等不良现象。

因此，有必要提供一种红外发光二极管外延结构及其制备方法来提高红外发光二极管的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外发光二极管外延结构及其制备方法，以缓解有源层中的应力，提高红外发光二极管的发光效率。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种红外发光二极管外延结构，从下至上依次包括：位于衬底上的缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层、应力释放层以及第二型半导体层，所述应力释放层为组分渐变的结构层。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述应力释放层包括依次层叠在所述有源层上的第一结构层和第二结构层，所述第一结构层中的P组分渐变，所述第二结构层中的Al组分渐变。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述第一结构层中的P组分从所述有源层指向所述第二型半导体层方向降低；所述第二结构层中的Al组分从所述有源层指向所述第二型半导体层方向降低。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述第一结构层中的Al组分固定不变，且所述第一结构层中的Al组分与所述第二结构层最靠近所述第一结构层处中的Al组分的值相同。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述第二型半导体层包括依次层叠的第二型限制层、第二型电流扩展层以及第二型欧姆接触层。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述第二型限制层的Al组分为m，所述第一结构层的材质包括Al_zGa_1-zAs_1-yP_y，其中0≤y≤0.15，m≤z≤m+0.15，且所述第一结构层最靠近所述有源层处的P组分范围为0.05～0.15。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述第二型限制层的Al组分为m，所述第二结构层为Al_xGa_1-xAs，其中m≤x≤m+0.15。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述第一结构层的厚度为5nm～25nm；所述第二结构层的厚度为5nm～25nm。

可选的，在所述的红外发光二极管外延结构中，所述应力释放层的厚度为10nm～50nm。