专利名称：一种加强载流子注入效率的氮化物发光二极管以及制作方法
技术领域：
本发明属于发光二极管领域，具体涉及一种加强载流子注入效率的氮化物发光二极管，本发明还具体包括该二极管的制作方法。
背景技术：
发光二极管(Light-emitting diode, LED)是一种注入电致发光器件。GaN基材料的LED波长可调范围理论上覆盖了整个可见光波段，故其应用领域十分广阔。基于GaN基材料的氮化物LED器件在大屏幕全色显示、电视电脑背光源、汽车照明，道路照明和医学领域都有着广泛的应用。最近LED在室内照明中的应用也越变普遍，并预计会逐渐取代传统的日光灯成为新一代照明光源。虽然LED在节能和智能控制方面具有传统照明光源所没有的优势而越受关注，但目前LED的发光效率相对还是较低，还有很多技术问题需要进一步解决。例如从LED外延结构方面来说，如何优化外延结构，提高载流子的注入效率是进一步提高LED器件性能的关键之一。目前，氮化物LED器件的载流子注入方式为双极性输入，即电子和空穴分别从有有源层两端的电子注入层和空穴注入层输入到多量子阱有源层区中。在传统LED中，载流子的输入主要靠其本身的输运特性，同时由于传统有源层多量子阱中的电子基态能量相等的结构限制(能带示意图如说明书附图1所示)，载流子在有源层中得不到有效输运，其分布不均勻且不可控。为了控制载流子在有源层中的分布和控制其复合发光的位置，美国专利《LIGHT EMITTINGDIODE HAVING ACTIVE REGION OF MULTI QUANTUM WELLSTRUCTURE》(专利号US 7649195B2)公布了一种LED外延结构，通过在多量子阱有源层中插入一层带隙更大的中间势垒层，从而使电子和空穴在有源层中的分布和复合位置变的可控，进而提高了 LED的发光性能。为进一步提高LED有源区的载流子注入效率，相关科学人员提出了通过在有源区前插入一电子发射层的方法。例如美国专利《LIGHT EMITTING DIODESffITH ASYMMETRIC RESONANCE TUNNELLING》(专利号US 6614060B1)和中国专利《一种非对称多量子阱结构的蓝光LED及其制作方法》(申请号200810208079. 1)所公布的，在多量子阱有源层前插入单层或多层InGaN或AlfeJnP电子发射层，以提高LED的电子注入效率。研究表明，通过该电子发射层，更多的电子在此层积累并隧穿注入到真正的发光有源层中，从而提高了 LED的电子注入效率。另一方面，由于空穴有效质量比电子有效质量更大，有关科学人员认为空穴载流子注入和输运较电子更为困难，也制约着LED效率的提高(有关报道请参阅文献:X. Ni, Q. Fan, R. Shimada7LImit Ozglir, and H. Morko, “ Reduction of efficiency droop in InGaN light emitting diodes by coupled quantumwells " , Appl. Phys. Lett. 93，171113(2008)和 J. -Y. Zhang,L. -E Cai，B. -P. Zhang,X. _L. Hu,F. Jiang, J. _Z. Yu, and Q. -M. Wang, " Efficient hole transport in asymmetriccoupled InGaN multiple quantum wells" ,Appl. Phys. Lett. 95,161110 (2009)) 有鉴于此，中国专利《一种氮化物发光器件及其制备方法》(申请号200910111571. 1)公布了在整个LED有源层中采用一种利用非对称的量子阱结构提高空穴载流子的输运效率的LED结构。由于该结构只考虑对空穴载流子的提高作用，实际上对电子的注入有一定的抑制。同时由于该结构覆盖整个有源层区，其量子阱中的电子基态能量都不同，故会影响出光波长的稳定性。另外，由于目前氮化物LED外延一般是沿着极性W001]方向生长，由于极化效应的存在，在传统的LED结构中存在严重的载流子泄漏，这在高注入高功率的应用中尤为明显。(有关报道请参阅文献 M. -H. Kim, M. F. Schubert, Q. Dai，J. K. Kim, E. F. Schubert, J. Piprek and Y. Park, " Origin of efficiency droop inGaN-based light-emitting diodes"，Appl.Phys. Lett.，91，183507 (2007))。综上所述，较低的电子和空穴载流子注入效率和严重的载流子泄漏大大降低了 LED器件的量子效率，也导致了功率LED器件在高注入下效率明显下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有氮化物发光二极管有源层区的电子和空穴注入效率较低的缺陷，提供一种能同时加强电子和空穴载流子注入效率的氮化物发光二极管。该二极管器件可以同时实现电子和空穴载流子在多量子阱有源层区的有效注入和输运，从而改善传统发光二极管中载流子注入效率低下和分布不均的现象，同时该结构也能抑制电子和空穴的泄漏，提高LED器件的效率和性能。本发明同时给出了上述发光二极管的制作方法， 这种改进的发光二极管结构，对生长设备和工艺条件没有特殊要求，在不会对后续的生长和工艺步骤产生较大改动的基础上，提高了发光二极管的性能。为了实现上述目的，本发明包括如下技术特征一种加强载流子注入效率的氮化物发光二极管，至少包括n型电子注入层、耦合多量子阱结构有源层和ρ型空穴注入层；所述耦合多量子阱结构有源层包括接近η型电子注入层的电子注入加强量子阱层，接近ρ型空穴注入层的空穴注入加强量子阱层以及在这两个注入加强量子阱层中间的复合量子阱区层；所述两个注入加强量子阱层通过电子基态能量渐改变的多量子阱结构，使载流子趋向于注入复合量子阱区层。本发明的优势在于利用有源层中量子阱的电子基态能量的变化分布，同时分别提高了电子和空穴载流子隧穿注入到有源区层的效率，从而增加了发光二极管的发光效率。为了实现同时提高电子和空穴载流子隧穿注入到有源区层的效率，有源层中量子阱的电子基态能量的变化分布具体为所述电子注入加强量子阱层的量子阱电子基态能量在靠近η型电子注入层一端最高，且沿远离η型电子注入层方向逐渐降低；所述空穴注入加强量子阱层的量子阱电子基态能量在靠近P型空穴注入层一端最高，且沿靠近P型空穴注入层方向逐渐增高；所述复合量子阱区层的量子阱电子基态能量相同且等于或低于电子注入加强量子阱层和空穴注入加强量子阱层的量子阱最低电子基态能量。根据载流子优先填充较低的能级理论，在电子注入加强量子阱层中电子的隧穿几率大大提高，电子会趋向于填充更靠P型注入层端的量子阱，进而进入复合量子阱区层52。 而在空穴注入加强量子阱层53中，空穴的隧穿几率也大大提高且趋向于填充更靠η型注入层端的量子阱，进而进入复合量子阱区层52并与电子复合发光。为了实现上述电子基态能量分布，本发明结构具体为耦合多量子阱结构有源层中的量子阱材料为AlxInyGai_x_yN，厚度为Inm 5nm，并且0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1 ；所述量子阱间的量子势垒材料为ΑΙ^Α^Ν，并且0彡k彡1，0彡1彡1，0彡k+Ι彡1 ；所述势垒的禁带宽度大于量子阱的禁带宽度。所述电子注入加强量子阱层包括至少两个量子阱和量子阱间的量子势垒；所述量子势垒厚度为tl，且Inm ^tl ^ 5nm ；所述电子注入加强量子阱层沿远离η型电子注入层方向上量子阱阱宽逐渐变大，或^组份逐渐变大，或Al组份逐渐减小；使量子阱的电子基态能量在靠近η型电子注入层处最高，并且沿远离η型电子注入层方向逐渐降低。所述空穴注入加强量子阱层包括至少两个量子阱和量子阱间的量子势垒；所述量子势垒的厚度为t3，且Inm彡t3彡tl彡5nm ；所述空穴注入加强量子阱层沿靠近ρ型空穴注入层方向上量子阱阱宽逐渐变小，或^组份逐渐变小，或Al组份逐渐减大；使得量子阱电子基态能量在靠近P型空穴注入层一端最高，且沿靠近P型空穴注入层方向逐渐增高。所述复合量子阱层区包括至少一个量子阱及量子阱两边的量子势垒；所述量子势垒的厚度为t2，且20nm彡t2彡lnm, t2彡tl彡t3 ；复合量子阱区层的量子阱电子基态能量相同且等于或低于电子注入加强量子阱层和空穴注入加强量子阱层的量子阱最低电子基态言旨量。所述的η型电子注入层为GaN层、AlN层、InGaN层、AWaN层、InAlN层、InGaAlN 层或由以上几种化合物组合形成的制备η型欧姆接触的η型掺杂层，厚度为IOOnm 5 μ m， 掺杂浓度为 1 X IO1Vcm3 1 X IO1Vcm3 ；所述的ρ型空穴注入层为GaN层、InGaN层、AlGaN层、InGaAlN层或由以上几种化合物组合形成的制备P型欧姆接触的P型掺杂层，厚度为IOnm 1 μ m，掺杂浓度为IX IO17/ cm3 lX1019/cm3。所述ρ型空穴注入层和耦合多量子阱结构有源层之间设有电子阻挡层。本发明还提供该氮化物发光二极管的制作方法，按照如下步骤制备步骤1、利用半导体沉积技术在衬底上依次生长初始生长层、缓冲层、η型电子注入层、耦合多量子阱结构有源层、P型AWaN电子阻挡层和P型空穴注入层，得到具有加强载流子注入效果的耦合多量子阱结构的氮化物发光二极管；步骤2、对外延片进行退火处理，在外延片上采用感应耦合等离子体刻蚀方法部分地刻蚀掉P型空穴注入层、P型AWaN电子阻挡层和耦合多量子阱结构有源层，暴露出η型电子注入层，并形一台面结构；步骤3、在露出的η型电子注入层上制备η型电极，在未刻蚀的P型空穴注入层上制备电流扩展层和P型电极。其中，步骤1中的耦合多量子阱结构有源层按照如下方式生长步骤la、生长电子加强注入量子阱层，通过改变InGaN量子阱的生长温度，使其h 组份逐渐变大，低h组份量子阱靠近η型电子注入层；步骤加、生长中间的复合量子阱区，保持hGaN量子阱的生长温度为定值，并与电子加强注入量子阱层(51)中最后一量子阱的温度相等；步骤3a、生长空穴加强注入量子阱层，通过改变InGaN量子阱的生长温度，使其h组份逐渐变小，低h组份的量子阱靠近P型空穴注入层。另外一个方案中，步骤1中的耦合多量子阱结构有源层按照如下方式生长步骤la、生长电子加强注入量子阱层，通过改变InGaN量子阱的生长时间，使阱宽逐渐变大，窄量子阱靠近η型电子注入层；步骤加、生长中间的复合量子阱区，保持^iGaN量子阱的生长时间为定值，并与电子加强注入量子阱层中最后一量子阱的时间相等；步骤3a、生长空穴加强注入量子阱层，通过改变^iGaN量子阱的生长时间，使阱宽逐渐变小，窄阱靠近P型空穴注入层。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果1、由于载流子会优先填充较低的能级，因此采用所述耦合多量子阱结构15，在电子注入加强量子阱层51中，电子的隧穿几率大大提高，电子会趋向于填充更靠ρ型注入层端的量子阱，进而进入复合量子阱区层52。而在空穴注入加强量子阱层53中，空穴的隧穿几率也大大提高且趋向于填充更靠η型注入层端的量子阱，进而进入复合量子阱区层52并与电子复合发光。与传统的发光二极管结构相比，该结构同时提高了发光二极管的电子和空穴载流子注入效率，改善了载流子分布不均的现象，提高了器件的发光效率。2、与传统的发光二极管结构相比，通过采用所述耦合多量子阱结构，能有效减少发光二极管器件的在高注入条件下的载流子的泄漏。在电子注入加强量子阱层51，空穴的隧穿效应被抑制，减少了空穴的泄漏。而在空穴注入加强量子阱层53，电子的隧穿效应也被抑制，减少了电子的泄漏。由于载流子泄漏被抑制，从而提高了器件的发光效率。
图1是现有技术中发光二极管的多量子阱有源层的能带结构示意图。图2是本发明实一施例中的多量子阱有源层的能带结构示意图。图3是本发明另一实施例中的多量子阱有源层的能带结构示意图。图4是本发明的发光二极管外延的截面图。图5是基于本发明发光二极管结构制备的发光二极管器件的结构图。
具体实施例方式为使本发明的目的和技术方案更清楚，以下结合具体实施示例对本发明进一步详细说明，本发明包括但不仅限于以下实施例本发明创新之处在于设计一种能够加强载流子(电子/空穴)注入效率，具有耦合多量子阱结构的有源层15，该耦合多量子阱结构有源层15中的量子阱为AlJr^GiimN材料，厚度为Inm 5nm，其中0彡χ彡1,0 ^ y ^ 1,0 ^ x+y ^ 1。所述量子阱间的势垒为 AlkIn1^VHN材料，其中0彡k彡1，0彡1彡1，0彡k+Ι彡1。所述垒的禁带宽度大于所述阱的禁带宽度。该耦合多量子阱有源层15(如图4所示)包括了接近η型电子注入层14的电子注入加强量子阱层51，接近ρ型空穴注入层17的空穴注入加强量子阱层53和介于电子注入加强阱结构和空穴注入加强结构间的复合量子阱区层52三部分组成。上述层区的物理排列顺序为η型电子注入层14-耦合多量子阱有源层15 (电子注入加强量子阱层51-复合量子阱区层52-空穴注入加强量子阱层53)-ρ型空穴注入层17。耦合多量子阱有源层15内部的3个层区结构具体如图2、3所示。其中，1)所述电子注入加强量子阱层51由至少两个量子阱512和在量子阱间的量子势垒511组成。所述量子势垒511的厚度为tl，且Inm彡tl彡5nm。所述量子阱中的电子基态能量逐渐降低，且靠近η型电子注入层的量子阱电子基态能量最高。相邻量子阱间存在耦合效应，阱中的电子可隧穿通过势垒层进入下一个量子阱中。2)所述空穴注入加强量子阱层53由至少两个量子阱532和在量子阱间的量子势垒531组成。所述量子势垒531的厚度为t2，lnm彡t3彡tl彡5nm。所述量子阱中的电子基态能量逐渐提高，靠近P型空穴注入层的量子阱电子基态能量最高。相邻量子阱间存在耦合效应，阱中的空穴可隧穿通过势垒层进入前一个量子阱中。3)所述复合量子阱区层52由至少一个量子阱522和在量子阱间及两端的量子势垒521组成。所述量子阱中的电子基态能量不变且等于或低于电子注入加强阱结构和空穴注入加强结构中量子阱最低的电子基态能量。所述量子势垒521的厚度为t2，有 20nm 彡 t2 彡 Inm,且 t2 彡 tl 彡 t3。因此，层区之间的电子基态能量分布特点为电子注入加强量子阱层51的量子阱 512电子基态能量在靠近η型电子注入层14 一端最高，且沿远离η型电子注入层14方向逐渐降低；空穴注入加强量子阱层53的量子阱532电子基态能量在靠近ρ型空穴注入层17 一端最高，且沿靠近P型空穴注入层17方向逐渐增高；复合量子阱区层52的量子阱电子基态能量相同且等于或低于电子注入加强量子阱层51和空穴注入加强量子阱层53的量子阱最低电子基态能量。由于载流子具有优先填充较低的能级的特点，复合量子阱区层52的电子基态能量最低，因此载流子会趋向于向复合量子阱区层52。如在电子注入加强量子阱层51中，电子的隧穿几率大大提高，电子会趋向于填充更靠P型注入层端的量子阱，进而进入复合量子阱区层52。而在空穴注入加强量子阱层53中，空穴的隧穿几率也大大提高且趋向于填充更靠η型注入层端的量子阱，进而进入复合量子阱区层52并与电子复合发光。因此与传统的发光二极管结构相比，该结构同时提高了发光二极管的电子和空穴载流子注入效率，改善了载流子分布不均的现象，提高了器件的发光效率。在实际情况下，主要通过改变化6鄉量子阱中的阱宽和AlfetInN材料中的Al和h 的含量来实现上述电子基态能量渐变的多量子阱结构，主要包括以下方法DAlxInyGa1^yN量子阱的阱宽逐渐增大/减少，从而使有源层区量子阱中的电子基态能量逐渐降低/升高。如在所述电子注入加强量子阱结构区51中，所述量子阱512的宽度逐渐变大，窄阱靠近η型电子注入层。在所述空穴注入加强量子阱结构区53中，所述量子阱531的宽度逐渐变小，窄阱靠近ρ型空穴电子注入层。2)量子阱中AlxIny(iai_x_yN材料的h组份逐渐增大/减少或Al组份逐渐减少/增大，从而使有源层区量子阱中的电子基态能量逐渐降低/升高。如以InGaN量子阱为例，在所述电子注入加强量子阱结构区51中，所述量子阱512的h组份逐渐变大，低h组份浅阱靠近η型电子注入层。在所述空穴注入加强量子阱结构区53中，所述量子阱532的组份逐渐变小，低h组份浅阱靠近P型空穴电子注入层。3)AlxInyGa1^yN量子阱的阱宽逐渐增大/减少，同时量子阱中的h组份逐渐增大/减少或Al组份逐渐减少/增大，即以上两种方法的结合。以下是根据制作上述具有耦合多量子阱有源层15发光二极管的方法。实施例11、如图4，采用普通的金属氧化物气相沉积(MOCVD)设备，衬底材料11为蓝宝石 (0001)面衬底；在衬底上依次生长厚度为20nm的初始生长层12，厚度为1 μ m的GaN缓冲层13和厚度为2 μ m的Si掺杂η型GaN电子注入层14 ；2、在步骤1的基础上，通过温度控制生长耦合多量子阱有源层15 依次生长1)电子注入加强量子阱层51，通过改变InGaN量子阱的生长温度，使其h组份逐渐变大，低h 组份浅阱靠近η型电子注入层；2)中间的复合量子阱区52，保持InGaN量子阱的生长温度为定值，并与电子加强注入区中最后一量子阱的温度相等。3)空穴注入加强量子阱区53， 通过改变InGaN量子阱的生长温度，使其h组份逐渐变小，低h组份浅阱靠近ρ型空穴注入层。其能带示意图请参阅图2所示，其中电子注入加强量子阱层51中电子的基态能量逐渐降低，而空穴注入加强量子阱区53中的电子的基态能量逐渐升高。3、在步骤2的基础上，依次再生长厚20nm的ρ型AWaN电子阻挡层16和厚度为 150nm的Mg掺杂的ρ型GaN空穴注入层17。完成外延结构的生长。4、在步骤3完成外延结构生长后，对外延片进行退火处理。在外延片上，采用感应耦合等离子体刻蚀方法部分地刻蚀掉P型空穴注入层、P型AWaN电子阻挡层和耦合多量子阱结构有源层，暴露出η型电子注入层，并形一台面结构。5、在步骤4的基础上，在露出的η型电子注入层上制备η型电极19，在未刻蚀的ρ 型空穴注入层上制备电流扩展层18和ρ型电极20。最后形成的发光二极管器件结构请参阅图5所示。实施例21、如实施例1，采用普通的金属氧化物气相沉积(MOCVD)设备，衬底材料11为蓝宝石(0001)面衬底；在衬底上依次生长厚度为20nm的初始生长层12，厚度为1 μ m的GaN缓冲层13和厚度为2 μ m的Si掺杂η型GaN电子注入层14 ；2、在步骤1的基础上，通过厚度控制生长耦合多量子阱有源层15 依次生长1)电子注入加强量子阱层51，通过改变InGaN量子阱的生长时间，使阱宽逐渐变大，窄阱靠近η 型电子注入层；2)中间的复合量子阱区52，保持^iGaN量子阱的生长时间为定值，并与电子加强注入区中最后一量子阱的时间相等。幻空穴注入加强量子阱区53，通过改变^iGaN量子阱的生长时间，使阱宽逐渐变小，窄阱靠近P型空穴注入层。其能带示意图请参阅图3所示，其中电子注入加强量子阱层51中电子的基态能量逐渐降低，而空穴注入加强量子阱区 53中的电子的基态能量逐渐升高。3、在步骤2的基础上，依次再生长厚20nm的ρ型AWaN电子阻挡层16和厚度为 150nm的Mg掺杂的ρ型GaN空穴注入层17。完成外延结构的生长。4、在步骤3完成外延结构生长后，对外延片进行退火处理。在外延片上，采用感应耦合等离子体刻蚀方法部分地刻蚀掉P型空穴注入层、P型AWaN电子阻挡层和耦合多量子阱结构有源层，暴露出η型电子注入层，并形一台面结构。5、在步骤4的基础上，在露出的η型电子注入层上制备η型电极19，在未刻蚀的ρ 型空穴注入层上制备电流扩展层18和ρ型电极20。最后形成的发光二极管器件结构请参阅图5所示。
权利要求
1.一种加强载流子注入效率的氮化物发光二极管，其特征在于至少包括n型电子注入层(14)、耦合多量子阱结构有源层(15)和ρ型空穴注入层(17)；所述耦合多量子阱结构有源层(1 包括接近η型电子注入层(14)的电子注入加强量子阱层(51)，接近ρ型空穴注入层(17)的空穴注入加强量子阱层(53)以及在这两个注入加强量子阱层(51、53)中间的复合量子阱区层(52)；所述两个注入加强量子阱层(51、53)通过电子基态能量逐渐改变的多量子阱结构，使载流子趋向于注入复合量子阱区层(52)。
2.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于所述电子注入加强量子阱层(51)的量子阱(512)的电子基态能量在靠近η型电子注入层(14) 一端最高，且沿远离 η型电子注入层(14)方向逐渐降低；所述空穴注入加强量子阱层(53)的量子阱(532)的电子基态能量在靠近ρ型空穴注入层(17) —端最高，且沿靠近ρ型空穴注入层(17)方向逐渐增高；所述复合量子阱区层(52)的量子阱的电子基态能量相同且等于或低于电子注入加强量子阱层(51)和空穴注入加强量子阱层(53)的量子阱最低电子基态能量。
3.根据权利要求1或2任一项所述的氮化物发光二极管，其特征在于所述耦合多量子阱结构有源层(15)中的量子阱材料为ΑΜηρ ^Ν，厚度为Inm 5nm，并且0彡χ彡1， 0彡y彡1，0彡x+y彡1 ；所述量子阱间的量子势垒材料为Al1Jn1Ga1^N,并且0彡k彡1， O^1 ；所述势垒的禁带宽度大于量子阱的禁带宽度。
4.根据权利要求3所述的氮化物发光二极管，其特征在于所述电子注入加强量子阱层(51)包括至少两个量子阱(512)和量子阱(512)间的量子势垒(511)；所述量子势垒 (511)厚度为tl，且Inm彡tl彡5nm ；所述电子注入加强量子阱层(51)沿远离η型电子注入层(14)方向上量子阱(512) 阱宽逐渐变大，或h组份逐渐变大，或Al组份逐渐减小，或以上任意几种的结合；使量子阱(512)的电子基态能量在靠近η型电子注入层(14)处最高，并且沿远离η型电子注入层 (14)方向逐渐降低。
5.根据权利要求4所述的氮化物发光二极管，其特征在于所述空穴注入加强量子阱层(53)包括至少两个量子阱(532)和量子阱(532)间的量子势垒(531)；所述量子势垒(531)的厚度为t3，且Inm彡t3彡tl彡5nm；所述空穴注入加强量子阱层(53)沿靠近ρ型空穴注入层(17)方向上量子阱(532)阱宽逐渐变小，或h组份逐渐变小，或Al组份逐渐减大，或以上任意几种的结合；使得量子阱(532)电子基态能量在靠近ρ型空穴注入层(17)—端最高，且沿靠近ρ型空穴注入层(17) 方向逐渐增高。
6.根据权利要求5所述的氮化物发光二极管，其特征在于所述复合量子阱层区(52) 包括至少一个量子阱(52 及量子阱(52 两边的量子势垒(521)；所述量子势垒(521)的厚度为t2，且20nm彡t2彡lnm, t2彡tlt3 ；复合量子阱区层(52)的量子阱电子基态能量相同且等于或低于电子注入加强量子阱层(51)和空穴注入加强量子阱层(53)的量子阱最低电子基态能量。
7.根据权利要求1或2任一项所述的氮化物发光二极管，其特征在于所述的η型电子注入层(14)为GaN层、AlN层、InGaN层、AlGaN层、InAlN层、InGaAlN层或由以上几种化合物组合形成的制备η型欧姆接触的η型掺杂层，厚度为1OOnm 5 μ m， 掺杂浓度为 1 X 1O1Vcm3 1 X IO1Vcm3 ；所述的P型空穴注入层(17)为GaN层、InGaN层、AKkiN层、InGaAlN层或由以上几种化合物组合形成的制备P型欧姆接触的P型掺杂层，厚度为1Onm 1 μ m，掺杂浓度为IX 1O17/ cm3 1 X 1O1Vcm3 ；所述P型空穴注入层(17)和耦合多量子阱结构有源层(15)之间设有电子阻挡层 (16)。
8. —种权利要求1所述氮化物发光二极管的制作方法，其特征在于包括如下步骤 步骤1、利用半导体沉积技术在衬底(11)上依次生长初始生长层(12)、缓冲层(13)、n 型电子注入层(14)、耦合多量子阱结构有源层(15)、p型AKiaN电子阻挡层(16)和ρ型空穴注入层(17)，得到具有加强载流子注入效果的耦合多量子阱结构的氮化物发光二极管； 步骤2、对外延片进行退火处理，在外延片上采用感应耦合等离子体刻蚀方法部分地刻蚀掉P型空穴注入层(17)、ρ型AKiaN电子阻挡层(16)和耦合多量子阱结构有源层(15)， 暴露出η型电子注入层(14)，并形一台面结构；步骤3、在露出的η型电子注入层上制备η型电极(19)，在未刻蚀的ρ型空穴注入层 (17)上制备电流扩展层(18)和ρ型电极(20)。
全文摘要
本发明为一种加强载流子注入效率的氮化物发光二极管以及制作方法，该二极管至少包括n型电子注入层、耦合多量子阱结构有源层和p型空穴注入层；所述耦合多量子阱结构有源层包括接近n型电子注入层的电子注入加强量子阱层，接近p型空穴注入层的空穴注入加强量子阱层以及在这两个注入加强量子阱层中间的复合量子阱区层；所述电子/空穴注入加强区层中的势垒宽度小于复合量子阱区层中的势垒宽度。本发明还包括了该发光二极管的制作方法。本发明的优势在于利用有源层中量子阱的电子基态能量的变化分布，分别同时提高了电子和空穴载流子隧穿注入到有源区层的效率，从而增加了发光二极管的发光效率。
文档编号H01L33/00GK102157656SQ20111002794
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者江灏, 王钢, 黄善津 申请人:中山大学