[发明专利]LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种LED外延结构及其制备方法，所述LED外延结构从下至上依次包括位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，所述第二型半导体层从下至上依次包括第二型阻挡层、第二型限制层、应变缓冲层、第二型电流扩展层以及第二型欧姆接触层，且所述应变缓冲层为(Al_xGa_1‑x)_0.5In_0.5P、GaP和(Al_yGa_1‑y)_0.5In_0.5P组成的结构层，其中0.10≤x≤0.50，0.05≤y≤0.10。本发明通过生长应变缓冲层可以提高外延结构的晶体质量，进而降低LED器件的工作电压，提高其发光效率。

技术领域

本发明的技术方案属于LED外延生长技术领域，具体涉及一种LED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，其利用半导体PN结作为发光材质，可以直接将电能转换为光能。近年来LED因其具有耗电低、寿命长、体积小以及节能环保等优点得到了广泛的应用，尤其是随着金属有机物化学气相沉积(MOCVD)外延生长技术的成熟，以砷化镓(GaAs)为代表的红光LED得到迅速发展，并开始大规模商用化。

LED外延结构的晶体质量对于LED器件的性能起着至关重要的作用，高晶体质量的LED外延结构可以使用其制成的LED器件获得更低的工作电压以及发光效率。目前，市场上的AlGaInP基红光LED器件一般会在其外延结构中生长一层GaP作为电流扩展层，用以提高LED器件工作时的电流扩展效果。对于LED器件，尤其是大尺寸LED器件，电流扩展效果很大程度上影响了LED器件的性能，电流扩展层的晶体质量差会造成电流扩展不均匀，导致局部电流密度过大，结温过高，使得LED器件的工作电压大幅度升高，发光效率及寿命极大降低，因此电流扩展层的晶体质量的高低对LED性能的影响非常大。但电流扩展层和衬底之间存在较大的晶格失配，而晶格失配在外延生长过程中会引入失配应力，失配应力的产生导致外延结构中缺陷增多，严重削弱LED器件的各项性能。并且当外延结构与衬底之间存在较大的晶格失配时，衬底的表面自由能小于外延结构的表面与界面能之和，且衬底与外延结构之间的键能不是很高的情况下，衬底表面无法形成浸润层，从而导致三维岛状的出现，之后继续生长变为柱状岛，造成外延结构表面粗糙。而且较大晶格失配下外延结构所产生的位错缺陷如果没有进行有效的抑制，位错缺陷就会随着外延生长一直向上运动直至外延结构表面，降低晶体质量，严重影响LED器件的性能。

因此，有必要提供一种LED外延结构及其制备方法来降低晶格失配应力、减少缺陷，以提高外延结构的晶体质量和载流子的辐射复合几率，进而降低LED器件的工作电压，提高其发光效率。

发明内容

本发明提供了LED外延结构及其制备方法，以提高外延结构的晶体质量，进而提高LED器件的发光效率以及降低LED器件的工作电压。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种LED外延结构，所述LED外延结构从下至上依次包括位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，所述第二型半导体层从下至上依次包括第二型阻挡层、第二型限制层、应变缓冲层、第二型电流扩展层以及第二型欧姆接触层，且所述应变缓冲层为(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P、GaP和(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P组成的结构层，其中0.10≤x≤0.50，0.05≤y≤0.10。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述应变缓冲层为单周期结构或者多周期结构。