[发明专利]红外LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种红外LED外延结构及其制备方法，其中所述红外LED外延结构从下至上依次包括：位于衬底上的缓冲层、n型半导体层、多量子阱层以及p型半导体层，所述多量子阱层是由非掺势阱层、非掺势垒过渡层以及掺杂势垒层交替层叠而成的周期性结构。本发明通过在非掺势阱层和掺杂势垒层之间引入非掺势垒过渡层，能够提高多量子阱层的晶体质量，而且通过掺杂势垒层能够提高多量子阱层的界面质量和组分均匀性，进而改善波长均匀性。

技术领域

本发明的技术方案属于LED外延生长技术领域，具体涉及一种红外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

红外LED(IR Light Emitting Diode)是可以将电能转换成近红外光的发光器件，主要应用于各种光电耦合开关、安防监控、夜视监测等领域中。目前红外LED的应用波长主要为850nm和940nm等，而应用GaAs衬底来生长InGaAs作为多量子阱层的红外LED的应用也日趋广泛。

现有的红外LED外延结构中，随着红外LED的应用波长的增加，多量子阱层中InGaAs中的In组分需要增加，InGaAs势阱层的晶格失配度也随之增大，晶格质量下降；此外，In组分的增加会导致生长过程中外延结构内的In组分波动，导致外延结构内波长均匀性差，进而导致外延结构内良率降低等问题。

此外，红外LED多应用于汽车、安防等领域，对产品可靠性的需求较高。

因此，有必要提供一种红外LED外延结构及其制备方法，降低多量子阱层的晶格失配，降低红外LED外延结构内的In组分的波动，提高红外LED外延结构内的波长均匀性以及提高红外LED外延结构的可靠性。

发明内容

本发明提供了红外LED外延结构及其制备方法，以提高外延结构的晶体质量，提高多量子阱层的界面质量和组分均匀性，进而改善波长均匀性。

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LED外延结构，其从下至上依次包括位于衬底上的缓冲层、n型半导体层、多量子阱层以及p型半导体层，所述多量子阱层是由非掺势阱层、非掺势垒过渡层以及掺杂势垒层交替层叠而成的周期性结构。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述掺杂势垒层的材质包括Al_aGa_1-aAs_bP_1-b，且a的范围为0～0.4，b的范围为0.5～1。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述掺杂势垒层在不同周期采用不同Al组分的材质，且所述Al组分沿着所述n型半导体层指向所述p型半导体层的方向增加。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述掺杂势垒层中掺杂n型掺杂剂，且掺杂浓度为4.0×10¹⁶cm^-3～5.0×10¹⁷cm^-3。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述非掺势垒过渡层的材质包括GaAs_yP_1-y，且y的范围为0.5～1。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述非掺势垒过渡层中的P组分不高于所述掺杂势垒层中的P组分。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述非掺势阱层的材质包括In_xGa_1-xAs，且x的范围为0～0.5。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，所述多量子阱层的周期数为N，且N的范围为2～20。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，每个周期中所述掺杂势垒层的厚度为5nm～50nm。

可选的，在所述的红外LED外延结构中，每个周期中所述非掺势阱层的厚度为0.1nm～15nm。