一种多量子阱LED外延结构、LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及发光二极管，特别涉及一种多量子阱led外延结构、led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、发光二极管（led，light emitting diode）是一种外延固体发光器件，通过在器件两端加载正向电压，电子和空穴在有源区复合产生大量光子，电能转化为光能。然而现有的氮化镓基led外延结构中存在电子和空穴的有效辐射复合率低，导致内部量子效率和发光功率低的问题。

2、因此，急需提供一种电子空穴有效复合率高的led外延结构。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种多量子阱led外延结构、led芯片及其制备方法，本发明提供的led外延结构电子空穴有效复合率高，能有效提高内部量子效率和发光功率。

2、第一方面，本发明提供了一种多量子阱led外延结构，所述外延结构包括沿生长方向依次设置的第一半导体层、有源层、电子阻挡层和第二半导体层；

3、所述有源层包括交替排列的多个alingan量子阱层和多个algan量子垒层；所述alingan量子阱层内部沿生长方向al的含量递增，in的含量小于al的含量；所述alingan量子阱层中al的含量和in的含量之和为恒定值。

4、优选地，alingan量子阱层内部沿生长方向al的含量呈线性增大。

5、优选地，所述alingan量子阱层中al的含量小于所述algan量子垒层中al的含量。

6、优选地，所述alingan量子阱层中al的含量为50~60%，in的含量为6~20%；

7、每个所述alingan量子阱层的厚度为5~10nm。

8、优选地，所述algan量子垒层中al的含量为69~79%；

9、每个所述algan量子垒层的厚度为10~20nm。

10、优选地，所述电子阻挡层为p型掺杂的algan层。

11、优选地，所述衬底上设置有纳米级微结构；所述纳米级微结构呈阵列结构分布。

12、第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的led外延结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

13、在衬底上依次生长第一半导体层、有源层、电子阻挡层和第二半导体层；

14、所述有源层包括交替排列的多个alingan量子阱层和多个algan量子垒层；所述alingan量子阱层内部沿生长方向al的含量递增，in的含量小于al的含量；所述alingan量子阱层中al的含量和in的含量之和为恒定值。

15、第三方面，本发明提供了一种led芯片，包括第一方面所述的led外延结构。

16、优选地，所述led芯片还包括设置在所述第一半导体层远离所述衬底一侧的第一电极和设置在所述第二半导体层远离所述衬底一侧的第二电极。

17、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

18、本发明通过在采用沿生长方向al的含量递增的alingan量子阱层，相比采用恒定含量的al的含量的alingan量子阱层，导带中量子阱相对平坦，可有效减少电子空穴波函数的分离，提高电子和空穴的交叠率，进而提升电子和空穴的有效辐射复合率，提高内部量子效率和发光功率；此外，采用al的含量逐渐增大alingan量子阱层，可以提高电子的有效势垒高度和降低空穴的有效势垒高度，提高量子势垒及电子阻挡层的带隙宽度，将更多的电子限制在量子阱中，有效防止电子的泄露；进一步地，alingan量子阱层中in组分的引入使得量子阱中晶体的微观结构发生变化，in组分含量的变化形成不均匀分布的低势能区，能够在量子阱中形成in团簇辐射复合中心，可以加强对载流子的捕获能力，提高发光效率；本发明提供的led外延结构电子空穴有效复合率高，能有效提高内部量子效率和发光功率。

技术特征：

1.一种多量子阱led外延结构，其特征在于，所述外延结构包括沿生长方向依次设置的衬底、第一半导体层、有源层、电子阻挡层和第二半导体层；所述有源层包括交替排列的多个alingan量子阱层和多个algan量子垒层；所述alingan量子阱层内部沿生长方向al的含量递增，in的含量小于al的含量；所述alingan量子阱层中al的含量和in的含量之和为恒定值。

2.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述alingan量子阱层内部沿生长方向al的含量呈线性增大。

3.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述alingan量子阱层中al的含量小于所述algan量子垒层中al的含量。

4.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，所述alingan量子阱层中al的含量为50~60%，in的含量为6~20%；

5.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述algan量子垒层中al的含量为69~79%；

6.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述电子阻挡层为p型掺杂的algan层。

7.根据权利要求1所述的led外延结构，所述衬底上设置有纳米级微结构；所述纳米级微结构呈阵列结构分布。

8.一种权利要求1-7任一项所述的led外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

9.一种led芯片，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的外延结构。

10.根据权利要求9所述的led芯片，其特征在于，所述led芯片还包括设置在所述第一半导体层远离所述衬底一侧的第一电极和设置在所述第二半导体层远离所述衬底一侧的第二电极。

技术总结
本发明提供了一种多量子阱LED外延结构、LED芯片及其制备方法，属于发光二极管技术领域，该外延结构包括沿生长方向依次设置的衬底、第一半导体层、有源层、电子阻挡层和第二半导体层；有源层包括交替排列的多个AlInGaN量子阱层和多个AlGaN量子垒层；AlInGaN量子阱层内部沿生长方向Al的含量递增，In的含量小于Al的含量；AlInGaN量子阱层中Al的含量和In的含量之和为恒定值。本发明提供的LED外延结构电子空穴有效复合率高，能有效提高内部量子效率和发光功率。

技术研发人员：王嘉诚,张少仲,张栩
受保护的技术使用者：中诚华隆计算机技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13