專利名稱：用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)光二極管、激光器、光探測器、太陽能電池等半導(dǎo)體光電器件的量子 阱結(jié)構(gòu)及制造方法，尤其是指用于半導(dǎo)體光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)及制造方法。
技術(shù)背景近年來，量子阱結(jié)構(gòu)特別是多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW: Multi-Quantum-Well)的引入給半導(dǎo) 體光電器件，諸如發(fā)光二極管、激光器、光探測器等的發(fā)展注入了新的活力。多量子阱結(jié)構(gòu) 中由于兩種材料的禁帶寬度不同而引起的沿薄層交替生長方向的附加周期勢分布中的勢阱稱 為量子阱。勢阱層的禁帶寬度應(yīng)小于勢壘層的禁帶寬度，薄層的厚度應(yīng)與半導(dǎo)體中電子的德 布羅意波長(約為10nm)或電子平均自由程(約為50nm)有相同量級。量子阱中電子與塊狀晶體中電子具有完全不同的性質(zhì)，即表現(xiàn)出量子尺寸效應(yīng)，這種效 應(yīng)大大地提高了器件性能。具有多量子阱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光電器件具有壽命長、閾值電流小、 效率高、光輸出功率高等優(yōu)點，再加上量子阱結(jié)構(gòu)材料體積小易于集成，倍受研究人員重視， 因而近年來，人們對量子阱材料的研究掀起了一股熱潮。中國專利公告號CN1487604，公告 日是2004年4月7日，名稱為"GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)及采用該結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管"中公開了一 種GaN基多量子阱藍(lán)光發(fā)光二極管，該二極管的多量子阱結(jié)構(gòu)包括p型摻雜的AlGaN層； n型摻雜的AlGaN層；及在AlGaN層之間的由p型摻雜的GaN層與不摻雜的InGaN層組成 的N個量子阱；還包括在p型摻雜的AlGaN層與N個量子阱之間的不摻雜的GaN隔離層及 在n型摻雜的AlGaN層與N個量子阱之間的不摻雜的GaN隔離層，通過調(diào)整GaN隔離層的 厚度，可以調(diào)整p-n結(jié)的位置，使之位于多量子阱區(qū)域，能增強(qiáng)發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度。然而 該專利所述的多量子阱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)繁多，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。目前，國際上普遍應(yīng)用的多量子阱結(jié)構(gòu)一般為InGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)，由GaN勢壘和 InGaN勢阱多層交疊而成。GaN勢壘常摻入如Si、 Ge等雜質(zhì)以提高GaN的晶體質(zhì)量，同時 促使量子阱中的In凝聚成In團(tuán)，使發(fā)光效率增強(qiáng)。InGaN勢阱組份中In的含量對量子阱的 帶隙有較大影響，進(jìn)而影響光電器件的發(fā)光波長。另外，武漢大學(xué)的劉志國等人在武漢大學(xué) 學(xué)報上2001年6月公開發(fā)表的《InGaN/GaN量子阱動力學(xué)特征分析》 一文中表明In的含 量對基態(tài)激子能量影響很大，而量子阱的寬度對基態(tài)激子能量也有一定影響。由于目前對稱性的量子阱結(jié)構(gòu)中用于亮度提升即發(fā)光的量子阱主要存在于靠近P端的量 子阱，如果可以迫使P層的空穴在電場作用下向靠近N層的方向移動以增加實際發(fā)光的量子 阱數(shù)量則有利于內(nèi)量子效率的提升。本發(fā)明靠近N層的量子阱寬度大于靠近P層的量子阱寬度的設(shè)計即為了實現(xiàn)這一目的，由于靠近N層的量子阱較寬具有較強(qiáng)儲蓄的電子能力，這樣 就可以迫使空穴向N層附近移動，增加了發(fā)光量子阱的數(shù)量進(jìn)而提高了量子阱的發(fā)光效率效 率提升了亮度，并且可以有效降低發(fā)光波段的半寬提高光的純度。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種光電器件的GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)及其制造方法， 該多量子阱結(jié)構(gòu)可提升光電器件的內(nèi)量子效率，將該多量子阱結(jié)構(gòu)應(yīng)用到發(fā)光二極管中，可 有效地提高器件的發(fā)光效率提升亮度，并且降低發(fā)光波段的半寬提高光的純度；如果應(yīng)用于 光探測器中，可提高器件的靈敏度降低暗電流。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案-提供一種用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，包括n個依次交疊的量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱 結(jié)構(gòu)由勢壘層和勢阱層依次交疊而成，所述光電器件包括N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層，其 特征在于-靠近N型半導(dǎo)體層的勢阱層的厚度大于靠近P型半導(dǎo)體層的勢阱層的厚度。 其中，所述的n為大于2小于20的整數(shù)。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N 型半導(dǎo)體層的第m個勢阱層到第n個勢阱層的厚度逐次變薄，所述的m為大于0小于n的整 數(shù)。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N 型半導(dǎo)體層的第m個勢阱層到第n個勢阱層中任意兩個勢阱層的厚度相同。其中，所述勢壘層為由Ga、 In、 Al、 N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，優(yōu)選 為GaN。所述勢阱層為由Ga、 In、 Ai、 N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，優(yōu)選為 InxGa"xN， 0<x<l 。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N 型半導(dǎo)體層的前2 10個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的勢壘層中含有Si或Ge摻雜元素。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N 型半導(dǎo)體層的勢阱層中In的組分小于靠近P型半導(dǎo)體層的勢阱層中In的組分。本發(fā)明還提供一種制備所述用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)，反應(yīng)室壓力設(shè)定為100 700torr，利用 高純NH3做N源，高純N2或H2做載氣，三甲基鎵或三乙基鎵做Ga源，三乙基銦做In源；5在所述光電器件的N型半導(dǎo)體層上依次交疊生長GaN勢壘層和InxGai.xN勢阱層；靠近N型 半導(dǎo)體層的InxGai-xN勢阱層生長時間為50 200s,而靠近P型半導(dǎo)體層的InxGai_xN勢阱層生 長時間為靠近N型半導(dǎo)體層的InxGai.xN勢阱層生長時間的0.5 1倍。所述的制備用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其特征還在于可以通過調(diào)節(jié)生長量 子阱時三乙基銦的流量使靠近N型半導(dǎo)體層量子阱InxGal-xN勢阱層中In的組分小于靠近P 型半導(dǎo)體層的InxGal-xN勢阱層中In的組分。其中靠近N層的量子阱生長時TMIn的流量為 100 600sccm，靠近P層的量子阱生長時TMIn的流量為200 800sccm，相應(yīng)的TMGa的流 量為50sccm 500sccm， NH3的流量為5L 40L，同時通入流量為10L 40L的N2?？蓪拷麼型半導(dǎo)體層的前2 10個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層摻雜適量的Si以提高外延質(zhì)量和降低電壓。本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果在于1. 提升內(nèi)量子效率由于靠近N層的量子阱較厚具有較強(qiáng)的儲蓄電子能力，這樣就可以 迫使空穴向N層附近移動，增加了發(fā)光量子阱的數(shù)量進(jìn)而提高了量子阱的發(fā)光效率效率提升 了亮度。2. 提高反向電壓，提升抗靜電性能由于靠近N層的量子阱比靠近P層的量子阱更厚， 因此在施加反向電壓時PN結(jié)變寬，可以有效地提升整體結(jié)構(gòu)的抗靜電性能。3. 降低發(fā)光譜峰的半寬，提高光的純度由于靠近N層的量子阱具有足夠的儲蓄電子能 力，因此靠近P層的量子阱可以設(shè)計為厚度較薄的結(jié)構(gòu)進(jìn)而降低了半寬，提高了光的純度。4. 另外，制備所述的多量子阱結(jié)構(gòu)只需在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上控制材料的生長時間和流量便可 輕易實現(xiàn)，其工藝簡單，可控性強(qiáng)，易于實施。


圖1為采用本發(fā)明所述多量子阱結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明實施例一中多量子阱結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例二中多量子阱結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖4為本發(fā)明實施例三中多量子阱結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實施步驟，為了示出的方便，附圖并未按照比例 繪制。實施例一參照圖l，本實施例提供一種用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)20，包括n個依次交疊的量 子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)由勢壘層21和勢阱層22依次交疊而成，即包括n個勢壘層21和 n個勢阱層22，勢阱層22的帶隙小于勢壘層21，其中n可為大于2小于20的任一整數(shù)，所 述光電器件包括N型半導(dǎo)體層13和P型半導(dǎo)體層14。勢壘層21可為Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，包括GaN、InxGa^N、 AlyGa!.yN、 InaGabAh.a-bN'其中0〈x〈l,(Ky〈4,0〈a〈l,(Kb〈l,且a+b<=l ，較佳的為GaN。勢阱層22可為Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，包括GaN、KGa^N、 AlyGa,.yN 、 InaGabAli.a.bN ，其中(Kx《l,0〈y〈l,(Xa〈l，(Kb〈1,且a+b<=l ，較佳的為 InxGa!-xN((Kx〈1)。其中，靠近N型半導(dǎo)體層13的勢阱層21的厚度大于靠近P型半導(dǎo)體層14的勢阱層22 的厚度。本發(fā)明所述多量子阱結(jié)構(gòu)20在制造時可采用常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備及工藝方法，包括各種物理和 化學(xué)氣相沉積法等，優(yōu)選為金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，本實施例中采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)制 備如圖1所示的器件結(jié)構(gòu)，反應(yīng)室壓力設(shè)定為100-700torr，利用高純NH3做N源，高純N2 或H2做載氣，三甲基鎵或三乙基鎵做Ga源，三乙基銦做In源，步驟如下首先，在襯底材料10上依次生長GaN緩沖層11， GaN非摻雜層12和N型GaN層13， 襯底材料10優(yōu)選為藍(lán)寶石；然后，在N型GaN層13上生長InxGai.xN(0<x<l)/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)20為有源層； 最后生長P型的AlGaN/GaN層14和AlInGaN接觸層15。其中，在生長InxGai.xN(0<x<l)/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)20的步驟中，靠近N型GaN層13的 前4個InxGai.xN(0<x<l)勢阱層22生長時間可為50-200s，優(yōu)選為150s，而靠近P型半導(dǎo)體 層的InxGai.xN勢阱層生長時間為靠近N型半導(dǎo)體層的InxGai.xN勢阱層14生長時間的0.5-1 倍，這里優(yōu)選為靠近P型的AlGaN/GaN層14的后7個InxGa^N((Kx〈l)勢阱層22生長時間 依次為靠近N型GaN層13的InxGa"N((Xx〈l)勢阱層22生長時間的0.9、 0.85、 0.8、 0.75、 0.7、 0.65、 0.6倍，即為135s、 127.5s、 120s、 112.5s、 105s、 97.5s、 90s。從而使靠近N型 GaN層13的勢阱層21的厚度大于靠近P型的AlGaN/GaN層的勢阱層22的厚度，共生長了11個依次交疊的InxGai.xN(0<x<l) /GaN量子阱結(jié)構(gòu)，得到的量子阱結(jié)構(gòu)的厚度如圖2所示。為了調(diào)節(jié)多量子阱結(jié)構(gòu)20中各IiiGaN勢阱層22的帶隙能量，在生長InGaN勢阱層22 時可以通過調(diào)節(jié)生長量子阱時三乙基銦的流量使靠近N型GaN層13量子阱InxGai-xN(0<x<l) 勢阱層22中In的組分小于靠近P型的AlGaN/GaN層14量子阱中In的組分。在本實施例中 生長靠近N型GaN層13的前4個InxGa^N((Kx^)勢阱層22時，三乙基銦的流量為400sccm, 而在生長靠近P型的AlGaN/GaN層14的后7個InxGa^N((Kx〈l)勢阱層22時，三乙基銦的 流量依次為445/450/455/460/475/480/485sccm，相應(yīng)的三甲基鎵(TMGa)流量維持不變?yōu)?70sccm，NH3流量為18L,N2流量為14L。生長GaN勢壘層21時，控制三乙基鎵的流量為450sccm,生長時間為300s， NH3流量為 18L，N2流量為14L?？蓪拷麼型GaN層13的前2-10個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層21進(jìn)行摻雜，本 實施例對靠近N型GaN層13的前4個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層21以SiH4為摻雜源 進(jìn)行摻雜，SiH4的流量為0.7sccm，可以有效的降低電壓并提升亮度。實施例二參照圖l,本實施例提供一種用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)20，包括n個依次交疊的量 子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)由勢壘層21和勢阱層22依次交疊而成，即包括n個勢壘層21和 n個勢阱層22，勢阱層22的帶隙小于勢壘層21，其中n可為大于2小于20的任一整數(shù)，所 述光電器件包括N型半導(dǎo)體層13和P型半導(dǎo)體層14。勢壘層21可為Ga、In、A1、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物,包括GaN、InxGai.xN、 AlyGaUyN、 InaGabAh—a.bN，其中(Xx〈l，(Ky《l,(Ka〈l，(Xb〈l,且a+b<=l，較佳的為GaN。勢阱層22可為Ga、In、 A1、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，包括GaN、InxGai-xN、 AlyGa^N 、 InaGatAh-a.bN ， 其中0<x<=l，0<y<l，0<a<l,0<b<l，且a+b<=l ， 較佳的為 InxGa!-xN(0〈x〈1)。其中，靠近N型半導(dǎo)體層13的勢阱層21的厚度大于靠近P型半導(dǎo)體層14的勢阱層22 的厚度。本發(fā)明所述多量子阱結(jié)構(gòu)20在制造時可采用常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備及工藝方法，包括物理或化學(xué) 氣相沉積法等，優(yōu)選為金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，本實施例中采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)制8備如圖1所示的器件結(jié)構(gòu)，反應(yīng)室壓力設(shè)定為100-700torr，利用高純NH3做N源，高純N2 或H2做載氣，三甲基鎵或三乙基鎵做Ga源，三乙基銦做In源，步驟如下首先，在襯底材料10上依次生長GaN緩沖層11， GaN非摻雜層12和N型GaN層13， 襯底材料IO優(yōu)選為藍(lán)寶石；然后，在N型GaN層13上生長InxGai.xN(0<x<l)/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)20為有源層；最后生長P型的AlGaN/GaN層14和AlInGaN接觸層15。其中，在生長InxGai.xN(0<x<l)/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)20的步驟中，靠近N型GaN層13的 第1個InxGai-xN(0<x<l)勢阱層22生長時間為150s，而靠近P型的AlGaN/GaN層14的后7 個InxGaLxN((Kx〈l)勢阱層22生長時間依次為靠近N型GaN層13的InxGa^N((Kx〈)勢阱層 22生長時間的0.9、 0.85、 0.8、 0.75、 0.7、 0.65、 0.6倍，即為135s、 127.5s、 120s、 112.5s、 105s、 97.5s、 90s。從而使靠近N型GaN層13的勢阱層21的厚度大于靠近P型的AlGaN/GaN 層的勢阱層22的厚度，共生長了8個依次交疊的I GakN((Xj^l)/GaN量子阱結(jié)構(gòu)，得到的 量子阱結(jié)構(gòu)的厚度如圖3所示。為了調(diào)節(jié)多量子阱結(jié)構(gòu)20中各InGaN勢阱層22的帶隙能量，在生長InGaN勢阱層22 時可以通過調(diào)節(jié)生長量子阱時三乙基銦的流量使靠近N型GaN層13量子阱InxGai-xN(0<X<l) 勢阱層22中In的組分小于靠近P型的AlGaN/GaN層14量子阱中In的組分。在本實施例中 生長靠近N型GaN層13的第1個InxGa^N((Xx〈l)勢阱層22時，三乙基銦的流量為440sccm， 而在生長靠近P型的AlGaN/GaN層14的后7個InxGakN((Kx〈l)勢阱層22時，三乙基銦的 流量為依次為445/450/455/460/475/480/485sccm,相應(yīng)的TMGa流量維持不變?yōu)?0sccm，NH3流 量為18L,N2流量為14L。生長GaN勢壘層21時，控制三乙基鎵的流量為450sccm，生長時間為300s， NIV流量為 18L，1V流量為14L?？蓪拷麼型GaN層13的前2-6個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層21進(jìn)行摻雜，本實 施例對靠近N型GaN層13的前4個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層21以SiH4為摻雜源進(jìn) 行摻雜，SiH4的流量為0.7sccm，可以有效的降低電壓并提升亮度。實施例三參照圖l，本實施例提供一種用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)20，包括n個依次交疊的量 子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)由勢壘層21和勢阱層22依次交疊而成，即包括n個勢壘層21和n個勢阱層22，勢阱層22的帶隙小于勢壘層21，其中n可為大于2小于20的任一整數(shù)，所 述光電器件包括N型半導(dǎo)體層13和P型半導(dǎo)體層14。勢壘層21可為Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，包括GaN、InxGa^N、 AlyGaLyN、 InaGabAh.a.bN，其中(Kx〈l,(Xy〈4,(Ka〈l，(Kb〈l，且a+b<=l ，較佳的為GaN。勢阱層22可為Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，包括GaN、InxGakN、 AlyGa"N 、 IriaGabAh.a-bN ， 其中0<x<=l,0<y<l,0<a<l，0<b<l,且a+b<=l ， 較佳的為 InxGa!-xN((Kx〈1)。其中，靠近N型半導(dǎo)體層13的勢阱層21的厚度大于靠近P型半導(dǎo)體層14的勢阱層22 的厚度。本發(fā)明所述多量子阱結(jié)構(gòu)20在制造時可采用常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備及工藝方法，包括物理或化學(xué) 氣相沉積法等，優(yōu)選為金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，本實施例中采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)制 備如圖1所示的器件結(jié)構(gòu)，反應(yīng)室壓力設(shè)定為100-700torr，利用高純NH3做N源，高純N2 或H2做載氣，三甲基鎵或三乙基鎵做Ga源，三乙基銦做In源，步驟如下首先，在襯底材料10上依次生長GaN緩沖層11， GaN非摻雜層12和N型GaN層13， 襯底材料10優(yōu)選為藍(lán)寶石；然后，在N型GaN層13上生長InxGai.xN(0<x<l)/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)20為有源層；最后生長P型的AlGaN/GaN層14和AlInGaN接觸層15。其中，在生長InxGai.xN(0<X<iyGaN多量子阱結(jié)構(gòu)20的步驟中，靠近N型GaN層13的 前2個InxGai-xN(0<x<l)勢阱層22生長時間為145s緊接的2個InxGai.xN(0<x<l)勢阱層22 生長時間為130s，而靠近P型的AlGaN/GaN層14的最后4個InxGa^N((Kx〈l)勢阱層22生 長時間為90s，從而使靠近N型GaN層13的勢阱層21的厚度大于靠近P型的AlGaN/GaN層 的勢阱層22的厚度，共生長了8個依次交疊的InxGa^N(00^1)/GaN量子阱結(jié)構(gòu)，得到的量 子阱結(jié)構(gòu)的厚度如圖4所示。為了調(diào)節(jié)多量子阱結(jié)構(gòu)20中各InGaN勢阱層22的帶隙能量，在生長InGaN勢阱層22 時可以通過調(diào)節(jié)生長量子阱時三乙基銦的流量使靠近N型GaN層13量子阱InxGai.xN(0<x<l) 勢阱層22中In的組分小于靠近P型的AlGaN/GaN層14量子阱中In的組分。在本實施例中 生長靠近N型GaN層13的前4個InxGai.xN(CXx〈l)勢阱層22時，三乙基銦的流量為440sccm，而在生長靠近P型的AlGaN/GaN層14的后4個InxGa^N((Kx〈l)勢阱層22時，三乙基銦的 流量為485sccm，相應(yīng)的TMGa流量維持不變?yōu)?0sccm，NH3流量為18L，N:;流量為l化。生長GaN勢壘層21時，控制三乙基鎵的流量為450sccm，生長時間為300s， NH3流量為 18L, N2流量為14L?？蓪拷麼型GaN層13的前2-6個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層21進(jìn)行摻雜，本實 施例對靠近N型GaN層13的前2個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的GaN勢壘層21以SiH4為摻雜源進(jìn) 行摻雜，SiH4的流量為0.7sccm,可以有效的降低電壓并提升亮度。將上述制備的采用本發(fā)明多量子阱結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)應(yīng)用到發(fā)光二極管中，發(fā)光光強(qiáng)為 4.5mW,發(fā)光波長460nm，半寬為21nm。相較于普通多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管發(fā)光效率增 強(qiáng)了 10%以上。本發(fā)明中涉及的其他工藝條件為常規(guī)工藝條件，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的范疇，在此 不再贅述。上述實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。任何不脫離本發(fā)明精神和范圍的技 術(shù)方案均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利申請范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，包括n個依次交疊的量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)由勢壘層和勢阱層依次交疊而成，所述光電器件包括N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層，其特征在于靠近N型半導(dǎo)體層的勢阱層的厚度大于靠近P型半導(dǎo)體層的勢阱層的厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的n為大于 2小于20的整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N型半導(dǎo)體 層的第m個勢阱層到第n個勢阱層的厚度逐次變薄，所述的m為大于0小于n的整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N型半導(dǎo)體 層的第m個勢阱層到第n個勢阱層中任意兩個勢阱層的厚度相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于該勢壘層為由 Ga、 In、 Al、 N組成的二元、三元、四元化合物或混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于該勢阱層為 GaN。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于該勢阱層為由 Ga、 In、 Al、 N組成的二元、三元、四元化合物或混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于該勢阱層為 InxGa^xN，其中0<x<l。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N型半 導(dǎo)體層的前2 10個量子阱結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的勢壘層中含有Si或Ge摻雜元素。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近N型半 導(dǎo)體層的勢阱層中In的組分小于靠近P型半導(dǎo)體層的勢阱層中In的組分。
11. 一種制備用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)，反應(yīng)室壓力設(shè)定為100 700torr, 利用高純NH3做N源，高純N2或H2做載氣，三甲基鎵或三乙基鎵做Ga源，三乙基銦 做In源；在所述光電器件的N型半導(dǎo)體層上依次交疊生長GaN勢壘層和InxGai_xN勢阱 層；靠近N型半導(dǎo)體層的InxGa^N勢阱層生長時間為50 200S，而靠近P型半導(dǎo)體層的InxGai—xN勢阱層生長時間為靠近N型半導(dǎo)體層的InxGai.xN勢阱層生長時間的0.5 1 倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于通過 調(diào)節(jié)生長量子阱時三乙基銦的流量使靠近N型半導(dǎo)體層的InxGai.xN勢阱層中In的組 分小于靠近P型半導(dǎo)體層的InxGai.xN勢阱層中In的組分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光電器件的多量子阱結(jié)構(gòu)，其靠近N型半導(dǎo)體層的勢阱層的厚度大于靠近P型半導(dǎo)體層的勢阱層的厚度。本發(fā)明還公開了上述多量子阱結(jié)構(gòu)的制備方法，包括采用MOCVD技術(shù)在所述光電器件的N型半導(dǎo)體層上依次交疊生長GaN勢壘層和In_xGa_1-xN勢阱層；靠近N型半導(dǎo)體層的In_xGa_1-xN勢阱層生長時間為50～200s，靠近P型半導(dǎo)體層的In_xGa_1-xN勢阱層生長時間為靠近N型半導(dǎo)體層的勢阱層生長時間的0.5～1倍。本發(fā)明所述多量子阱結(jié)構(gòu)可提升光電器件的內(nèi)量子效率，同時提高反向電壓和抗靜電性能，降低發(fā)光譜峰的半寬提高發(fā)光純度，如果把此結(jié)構(gòu)用于探測器則可以降低暗電流提高探測器的靈敏度。
文檔編號H01L31/10GK101582478SQ20091005165
公開日2009年11月18日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者淼 李, 顏建鋒 申請人:上海藍(lán)光科技有限公司