高亮度GaN基LED的MQW结构及其生长方法
【专利摘要】本发明公开了一种高亮度GaN基LED的MQW结构及其生长方法，其中生长方法包括如下步骤：S1.在衬底上依次生长GaN成核层、非掺杂GaN层、高温N型GaN层；S2.在高温N型GaN层上生长超晶格多量子阱MQW层，生长超晶格多量子阱MQW层中的TMIn源采用质量流量计精确控制变化流量生长；S3.在超晶格多量子阱MQW层上生长P型GaN层。本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构的生长方法通过MFC精确控制TMIn的变化流量生长有源层MQW，可得到具有均匀变化能阶的有源层MQW，致使载流子在量子阱中分布更均衡，达到了降低Droop效应，提高发光效率的目的。
【专利说明】高亮度基[￡0的關仰结构及其生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体发光器件【技术领域】，特别是涉及一种高亮度基[￡0的圆I结构及其生长方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管010(16，120)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。
[0003]随着120在照明及背光市场应用范围的逐年提高，中高功率器件的应用需求明显增高。传统的[￡0外延结构中采用量子阱/量子垒)的圆I有源发光层结构，当注入的电流密度较高时，120的量子效率随注入电流密度增大而下降的现象被称为01001)效应。1)1-001)效应的好坏直接决定[￡0外延器件在中高功率器件端的应用范围及普及程度，外延器件随着注入电流密度增大而量子效率下跌的速率越慢，其在中高功率器件的应用范围越宽，市场潜力就越大；反之，其在中高功率器件的应用范围就会越窄，甚至失去未来的市场价值。
[0004]目前对01001)效应的研究结果表明，引起01001)效应的主因是由于电子在阱中分布的不平衡，造成阱中局部区域因填充了势能越来越高的电子而溢出阱外，使量子阱内量子效率降低，且器件的工作电流密度越高，电子溢出现象越明显，效应越显著。常用的方法是采用变能阶的方式来减少效应，上述变能阶的方式可通过采用变温的方式来控制超晶格有源层圆I的生长而实现。因为圆I生长过程中，所需的11111源对温度比较敏感，从而导致实际能阶变化不一致，且实际量产波长控制性较差。
[0005]因此，针对上述技术问题，有必要提出进一步的解决方案。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高亮度基[￡0的圆I结构及其生长方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下:
[0008]一种高亮度基[￡0的圆I结构生长方法，其包括如下步骤:
[0009]81.在衬底上依次生长成核层、非掺杂层、高温~型&^层；
[0010]82.在班^的精确流量控制下，在所述高温~型层上变流量生长超晶格多量子阱圆I层，所述超晶格多量子阱圆I层中11?源的流量曲线与所需达到的能级曲线相对应，所述11?源的流量曲线呈一梯形；
[0011]83.在所述超晶格多量子阱圆I层上生长？型&^层。
[0012]作为本发明的高亮度基120的圆I结构生长方法的改进，所述圆I的能阶曲线与MFC控制下实际流量曲线的变化趋势相对应。
[0013]作为本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法的改进，所述超晶格多量子阱MQW层具有均匀的能阶过渡。
[0014]为了实现上述目的，本发明还提供一种根据如上所述的生长方法获得的高亮度GaN基LED的MQW结构，其依次包括:衬底、GaN成核层、非掺杂GaN层、高温N型GaN层、超晶格多量子阱MQW层、P型GaN层。
[0015]作为本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构的改进，所述超晶格多量子阱MQW层具有均匀的能阶过渡。
[0016]本发明具有以下有益效果:本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构的生长方法通过MFC精确控制TMIn的流量来变流量生长有源层MQW，可得到具有更均匀变化的能阶的有源层MQW，致使载流子在量子阱中分布更均衡，达到了降低Droop效应，提高发光效率的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法的一【具体实施方式】的方法流程示意图；
[0019]图2为超晶格多量子阱MQW层中TMIn源的流量曲线的示意图；
[0020]图3为MFC控制下阱生长实际温度曲线的示意图；
[0021 ] 图4为MQW的能阶曲线；
[0022]图5为本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构的平面示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0024]如图1所示，本发明公开了一种高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法，该生长方法包括如下步骤:
[0025]S1.在衬底上依次生长GaN成核层、非掺杂GaN层、高温N型GaN层；
[0026]S2.在MFC的精确控制下，在所述高温N型GaN层上变流量生长超晶格多量子阱MQff层，所述超晶格多量子阱MQW层中TMIn源的流量曲线与MQW能级曲线相对应，所述TMIn源的流量曲线呈一梯形；
[0027]S3.在所述超晶格多量子阱MQW层上生长P型GaN层。
[0028]其中，步骤SI中，在衬底上依次生长GaN成核层、非掺杂GaN层、高温N型GaN层可采用常规方法进行生长，所述衬底可以为蓝宝石衬底。
[0029]步骤S2中，MFC为质量流量计的英文缩写，其采用感热式测量方式。
[0030]质量流量计(MFC)是采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果，是一种准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表。同时，质量流量计的流量变化是线性的，根据量子阱的能级设计，可通过设定不同的流量变化区间值来达到控制MQW层特殊生长的目的。
[0031]从而，由于MFC的精准度很高，可以通过变流量来精确控制有源层MQW中每一步的In含量，从而可以达到控制能阶变化均匀的目的。如此，通过更均匀变化一致的能阶，致使载流子在量子阱中分布更均衡，提高电子与空穴的辐射复合效率，降低了 Droop效应，提高了 MQW的发光效率。具体地，所述超晶格多量子阱MQW层中TMIn源的流量曲线与能级曲线相对应，所述超晶格多量子阱MQW层具有均匀的能阶过渡。
[0032]如图2、3所示，图2为超晶格多量子阱MQW层中TMIn源的流量曲线的示意图，由图可知，所述TMIn源的流量曲线呈一梯形；与之相对应地，图3为MFC控制下阱生长实际温度曲线的示意图，对波长集中度影响小。
[0033]如图4所示，在上述MFC控制下的实际流量曲线的条件下，相应的能阶变化均匀，其中，所述MQW的能阶曲线与MFC控制下实际流量曲线的变化趋势相对应。
[0034]步骤S3中，在所述超晶格多量子阱MQW层上生长P型GaN层时，可采用常规的生长方法。
[0035]如图5所示，基于所述高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法，本发明还提供一种高亮度GaN基LED的MQW结构，该高亮度GaN基LED的MQW结构依次包括:衬底10、GaN成核层20、非掺杂GaN层30、高温N型GaN层40、超晶格多量子阱MQW层50、P型GaN层60。其中，所述超晶格多量子阱MQW层50具有均匀的能阶过渡。
[0036]综上所示，本发明的高亮度GaN基LED的MQW结构的生长方法通过MFC精确控制TMIn的流量来变流量生长有源层MQW，可得到具有更均匀变化的能阶的有源层MQW，致使载流子在量子阱中分布更均衡，达到了降低Droop效应，提高发光效率的目的。
[0037]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0038]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法，其特征在于，所述生长方法包括如下步骤: 51.在衬底上依次生长GaN成核层、非掺杂GaN层、高温N型GaN层； 52.在MFC的控制下，在所述高温N型GaN层上变流量生长超晶格多量子阱MQW层，所述超晶格多量子阱MQW层中TMIn源的流量曲线与MQW能级曲线相对应，所述TMIn源的流量曲线呈一梯形； 53.在所述超晶格多量子阱MQW层上生长P型GaN层。
2.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法，其特征在于，所述MQff的能阶曲线与MFC控制下实际流量曲线的变化趋势相对应。
3.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED的MQW结构生长方法，其特征在于，所述超晶格多量子阱MQW层具有均匀的能阶过渡。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的生长方法获得高亮度GaN基LED的MQW结构，其特征在于，所述MQW结构依次包括:衬底、GaN成核层、非掺杂GaN层、高温N型GaN层、超晶格多量子阱MQW层、P型GaN层。
5.根据权利要求4所述的高亮度GaN基LED的MQW结构，其特征在于，所述超晶格多量子阱MQW层具有均匀的能阶过渡。
【文档编号】H01L33/00GK104409589SQ201410621154
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】不公告发明人 申请人:聚灿光电科技(苏州)有限公司