專利名稱：一種氮化物led結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，其利用半導(dǎo)體PN結(jié)作為發(fā)光材料，可以直接將電轉(zhuǎn)換為光。當(dāng)半導(dǎo)體PN結(jié)的兩端加上正向電壓后， 注入PN結(jié)中的少數(shù)載流子 和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出顏色為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的光。其中，GaN基材料是指GaN、InN, AlN以及他們的三元和四元化合物，屬于直接帶隙半導(dǎo)體材料，室溫下其發(fā)光波長涵蓋了近紅外、可見以及深紫外波段，因而廣泛地應(yīng)用于LED領(lǐng)域中。目前，氮化物L(fēng)ED發(fā)光器件主要采用P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，并且在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間設(shè)有多量子阱結(jié)構(gòu)，所述多量子阱結(jié)構(gòu)作為有源區(qū)。當(dāng)器件工作時，電子和空穴分別從有源區(qū)兩端的N型區(qū)和P型區(qū)輸入，載流子在多量子阱結(jié)構(gòu)中的分布主要由電子和空穴的輸運特性來決定。相對于電子而言，空穴具有大得多的有效質(zhì)量和低得多的遷移率，因此， 在有源區(qū)各個量子阱中，空穴很難輸運到遠(yuǎn)離P型區(qū)的量子阱中。這樣，LED的發(fā)光強度主要由空穴的分布決定。最靠近P型區(qū)的量子阱中空穴濃度最高，對發(fā)光的貢獻最大；隨著注入電流的增大，在靠近N型區(qū)量子阱中無法復(fù)合的載流子會聚集在靠近P型區(qū)的量子阱中，使電子從有源區(qū)泄露的幾率增大，從而大大降低器件的內(nèi)量子效率，這也是導(dǎo)致LED器件在大電流下效率明顯下降的原因之一。公開號為“CN101540364A”、名稱為“一種氮化物發(fā)光器件及其制備方法”的中國專利公開了一種非對稱耦合多量子阱結(jié)構(gòu)為有源區(qū)的氮化物發(fā)光器件，所述非對稱耦和的多量子阱結(jié)構(gòu)的量子阱基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化，躍遷能量大的量子阱靠近P型區(qū)， 躍遷能量小的量子阱靠近N型區(qū)。用此有源區(qū)結(jié)構(gòu)可以增強空穴在有源區(qū)的隧穿輸運，同時可以阻擋電子的隧穿輸運，實現(xiàn)高效發(fā)光。然而，上述專利中的量子阱的勢壘沒有變化， 沒有考慮到實際空穴在量子阱中的分布和空穴量子隧穿幾率的關(guān)系。粒子穿過勢壘的幾率由勢壘的性質(zhì)和粒子在阱中的分布狀態(tài)所決定。由于空穴比電子具有大得多的有效質(zhì)量和低得多的遷移率，因此空穴在每個量子阱中的分布并不均勻。在靠近P型區(qū)的阱中，空穴密度高，所以隧穿到相鄰量子阱中的幾率相對較大；隨著量子阱向N型區(qū)移動，空穴的密度明顯降低，這樣通過隧穿效應(yīng)輸運到相鄰量子阱中的幾率就會減小。所以量子阱的壘的寬度調(diào)整就成為提高發(fā)光亮度的一個重要參數(shù)。壘的寬度要同時考慮到量子阱的載流子限制作用和空穴的隧穿效應(yīng)。量子阱太窄，載流子限制作用低，不能保證電子空穴對在量子阱中充分復(fù)合；量子阱太寬，則空穴隧穿幾率低，無法提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性。因此，有必要對現(xiàn)有的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)及其制備方法，以提高氮化物L(fēng)ED的性能。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，該氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)至少包括N 型電子注入層、P型空穴注入層以及夾在所述N型電子注入層與所述P型空穴注入層之間的多量子阱有源層，所述多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化， 躍遷能量大的量子阱靠近P型空穴注入層，躍遷能量小的量子阱靠近N型電子注入層，并且所述多量子阱有源層中的量子阱的勢壘寬度也逐漸變化，勢壘寬度大的量子阱靠近P型空穴注入層，勢壘寬度小的量子阱靠近N型電子注入層?？蛇x的，所述量子阱的勢壘寬度小于20nm?？蛇x的，所述N型電子注入層、P型空穴注入層以及多量子阱有源層均由 AlxGayIni_x_yN組成，其中，0 < χ < 1，0 < x+y < 1，且所述N型電子注入層的禁帶寬度、P型空穴注入層的禁帶寬度以及量子阱的勢壘的禁帶 寬度均大于所述量子阱的勢阱的禁帶寬度。可選的，所述多量子阱有源層由非對稱耦合量子阱組成，所述非對稱耦合量子阱包括至少三個量子阱，相鄰量子阱之間存在耦合效應(yīng)，電子和空穴通過隧穿所述量子阱的勢壘進入下一個量子阱?？蛇x的，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度實現(xiàn)?？蛇x的，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的組分實現(xiàn)。可選的，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過同時調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度及量子阱的組分實現(xiàn)。可選的，該氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)還包括襯底、在所述襯底上依次生長的低溫緩沖層以及不摻雜的氮化物層，所述不摻雜的氮化物層上依次形成有所述N型電子注入層、所述多量子阱有源層以及所述P型空穴注入層，所述N型電子注入層與N型電極相連，所述P型空穴注入層上形成有透明電極層，所述透明電極層上制備有P型電極。同時，為解決上述問題，本發(fā)明還提出一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法包括如下步驟提供襯底；在所述襯底上依次形成低溫緩沖層、不摻雜的氮化物層、N型電子注入層、多量子阱有源層以及P型空穴注入層，其中，所述多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化，躍遷能量大的量子阱靠近P型空穴注入層，躍遷能量小的量子阱靠近N型電子注入層，且所述多量子阱有源層中的量子阱的勢壘寬度也逐漸變化，勢壘寬度大的量子阱靠近P型空穴注入層，勢壘寬度小的量子阱靠近N型電子注入層；依次刻蝕所述P型空穴注入層以及所述多量子阱有源層，形成一臺柱面，并露出所述N型電子注入層，在露出的N型電子注入層上制備N型電極；在刻蝕后的所述P型空穴注入層上制備透明電極層及P型電極?？蛇x的，所述量子阱的勢壘寬度小于20nm?？蛇x的，所述N型電子注入層、P型空穴注入層以及多量子阱有源層均由 AlxGayIni_x_yN組成，其中，0 < χ < 1，0 < x+y < 1，且所述N型電子注入層的禁帶寬度、P型空穴注入層的禁帶寬度以及量子阱的勢壘的禁帶寬度均大于所述量子阱的勢阱的禁帶寬度?？蛇x的，所述多量子阱有源層由非對稱耦合量子阱組成，所述非對稱耦合量子阱包括至少三個量子阱，相鄰量子阱之間存在耦合效應(yīng)，電子和空穴通過隧穿所述量子阱的勢壘進入下一個量子阱?？蛇x的，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度實現(xiàn)?？蛇x的，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的組分實現(xiàn)?？蛇x的，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過同時調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度及量子阱的組分實現(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度。


圖1為本發(fā)明實施例提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的量子阱有源區(qū)的第一種能帶示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的量子阱有源區(qū)的第二種能帶示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的量子阱有源區(qū)的第三種能帶示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)及其制備方法作進一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是， 附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度；同時，本發(fā)明還提供一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度。請參考圖1至圖4，其中 ，圖1為本發(fā)明實施例提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的剖面圖， 圖2為本發(fā)明實施例提供的量子阱有源區(qū)的第一種能帶示意圖，圖3為本發(fā)明實施例提供的量子阱有源區(qū)的第二種能帶示意圖，圖4為本發(fā)明實施例提供的量子阱有源區(qū)的第三種能帶示意圖。結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明實施例提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)包括襯底101、在所述襯底 101上依次形成的低溫緩沖層102、不摻雜的氮化物層103、N型電子注入層104、多量子阱有源層105、以及P型空穴注入層106，其中，所述N型電子注入層104與N型電極107相連，所述P型空穴注入層106上形成有透明電極層108，所述透明電極層108上制備有P型電極109，如圖1所示；所述多量子阱有源層105中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化，躍遷能量大的量子阱靠近P型空穴注入層106，躍遷能量小的量子阱靠近N型電子注入層104，并且所述多量子阱有源層105中的量子阱的勢壘寬度也逐漸變化，勢壘寬度大的量子阱靠近P型空穴注入層106，勢壘寬度小的量子阱靠近N型電子注入層104 ；這是因為在靠近所述P型空穴注入層106的量子阱中，由于空穴密度比較大，所以勢壘選擇相對寬一些，在保證一定空穴隧穿的前提下，提高載流子復(fù)合幾率；隨著量子阱向所述N型電子注入層104移動，空穴密度變小，為實現(xiàn)空穴的量子隧穿效應(yīng)，勢壘相對變窄。本發(fā)明實施例提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度進一步地，所述量子阱的勢壘寬度小于20nm，從而實現(xiàn)空穴在量子阱之間的隧穿運輸。進一步地，所述N型電子注入層104、P型空穴注入層106以及多量子阱有源層105 均由AlxGayIni_x_yN組成，其中，0 <x< l,0<x+y< 1，且所述N型電子注入層104的禁帶寬度、P型空穴注入層106的禁帶寬度以及量子阱的勢壘的禁帶寬度均大于所述量子阱的勢阱的禁帶寬度。進一步地，所述多量子阱有源層105由非對稱耦合量子阱組成，所述非對稱耦合量子阱包括至少三個量子阱，相鄰量子阱之間存在耦合效應(yīng)，電子和空穴通過隧穿所述量子阱的勢壘進入下一個量子阱。其中，所述量子阱的能帶結(jié)構(gòu)主要有以下三種形式(1)所述量子阱的基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度實現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，設(shè)所述量子阱的個數(shù)為η個(η >3)，量子阱的勢阱寬度 (Wl、W2、W3. . .Wn)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次減小，即Wl > W2 > W3 > ...>Wn,同時量子阱勢壘的寬度(B1、B2、. . . Bn-I)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，即Bl < B2 < . . . < Bn-1，如圖2所示；(2)所述量子阱的基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的組分實現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，設(shè)所述量子阱的個數(shù)為η個(η >3)，量子阱的勢阱寬度(W1、W2、W3. . . ffn)相等，即 Wl = W2 = W3 = . . . = ffn,而組成量子阱的 AlxGayIni_x_yN 中的 χ 禾口 y的值從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，同時量子阱勢壘的寬度(Bi、 B2、. . . Bn-I)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，即Bl < B2 < . . . < Bn-I, 如圖3所示；這是因為，增加組成量子阱的氮化物AlxGayIni_x_yN中的χ和y的值，量子阱的能帶寬度變大，從而其基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量也變大；而減小χ和y的值，量子阱的能帶寬度變小，從而其基態(tài)能級(m= 1)間的躍遷能量也變??；(3)所述量子阱的基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量逐漸變化通過同時調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度和量子阱的組分實現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，設(shè)所述量子阱的個數(shù)為η個(η > 3)， 量子阱的勢阱寬度(Wl、W2、W3...Wn)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次減小， 即Wl > W2 > W3 > . . . >ffn,同時，組成量子阱的AlxGayIni_x_yN中的χ和y的值從N型電子注入層到所述P型空穴注 入層依次增大，并且量子阱勢壘的寬度(Bl、B2、...Bn-l)從N 型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，即Bl < B2 < . . . < Bn-1，如圖4所示。其中，上述量子阱勢壘的寬度的調(diào)節(jié)很容易實現(xiàn)，通常通過調(diào)節(jié)量子阱的勢壘的生長時間即可調(diào)節(jié)勢壘的寬度，生長時間越長，勢壘的寬度越寬。結(jié)合圖1，本發(fā)明實施例提供的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟提供襯底101 ；在所述襯底101上依次形成低溫緩沖層102、不摻雜的氮化物層103、N型電子注入層104、多量子阱有源層105以及P型空穴注入層106，其中，所述多量子阱有源層105中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化，躍遷能量大的量子阱靠近P型空穴注入層106， 躍遷能量小的量子阱靠近N型電子注入層104，且所述多量子阱有源層105中的量子阱的勢壘寬度也逐漸變化，勢壘寬度大的量子阱靠近P型空穴注入層106，勢壘寬度小的量子阱靠近N型電子注入層104 ；依次刻蝕所述P型空穴注入層106以及所述多量子阱有源層105，形成一臺柱面， 并露出所述N型電子注入層104，在露出的N型電子注入層104上制備N型電極107 ；在刻蝕后的所述P型空穴注入層106上制備透明電極層108及P型電極109。進一步地，所述量子阱的勢壘寬度小于20nm，從而實現(xiàn)空穴在量子阱之間的隧穿運輸。進一步地，所述N型電子注入層104、P型空穴注入層106以及多量子阱有源層105 均由AlxGayIni_x_yN組成，其中，0 <x< l,0<x+y< 1，且所述N型電子注入層104的禁帶寬度、P型空穴注入層106的禁帶寬度以及量子阱的勢壘的禁帶寬度均大于所述量子阱的勢阱的禁帶寬度。進一步地，所述多量子阱有源層105由非對稱耦合量子阱組成，所述非對稱耦合量子阱包括至少三個量子阱，相鄰量子阱之間存在耦合效應(yīng)，電子和空穴通過隧穿所述量子阱的勢壘進入下一個量子阱。其中，所述量子阱的能帶結(jié)構(gòu)主要有以下三種形式(1)所述量子阱的基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度實現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，設(shè)所述量子阱的個數(shù)為η個(η >3)，量子阱的勢阱寬度 (Wl、W2、W3. . .Wn)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次減小，即Wl > W2 > W3 > ...>Wn,同時量子阱勢壘的寬度(B1、B2、. . . Bn-1)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，即Bl < B2 < . . . < Bn-1，如圖2所示；(2)所述量子阱的基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的組分實現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，設(shè)所述量子阱的個數(shù)為η個(η >3)，量子阱的勢阱寬度(W1、 W2.W3. . . Wn)相等，即 Wl = W2 = W3 = . . . = Wn，而組成量子阱的 AlxGaylnl-x-yN 中的 χ 和y的值從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，同時量子阱勢壘的寬度(Bi、 B2、. . . Bn-I)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，即Bl <B2<. . . <Bn-l, 如圖3所示；這是因為，增加組成量子阱的AlxGayIn1^N中的χ和y的值，量子阱的能帶寬度變大，從而其基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量也變大；而減小χ和y的值，量子阱的能帶寬度變小，從而其基態(tài)能級(m= 1)間的躍遷能量也變小；(3)所述量子阱的基態(tài)能級(m = 1)間的躍遷能量逐漸變化通過同時調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度和量子阱的組分實現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，設(shè)所述量子阱的個數(shù)為η個(η > 3)， 量子阱的勢阱寬度(Wl、W2、W3、...Wn)從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次減小， 即Wl > W2 > W3 > . . . >ffn,同時，組成量子阱的AlxGayIni_x_yN中的χ和y的值從N型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，并且量子阱勢壘的寬度(Bl、B2、...Bn-l)從N 型電子注入層到所述P型空穴注入層依次增大，即Bl < B2 < . . . < Bn-1，如圖4所示。其中，上述量子阱勢壘的寬度的調(diào)節(jié)很容易實現(xiàn)，通常通過調(diào)節(jié)量子阱的勢壘的生長時間即可調(diào)節(jié)勢壘的寬度，生長時間越長，勢壘的寬度越寬。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度， 提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度；同時，本發(fā)明還提供了一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法在多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘的寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，至少包括N型電子注入層、P型空穴注入層以及夾在所述N型電子注入層與所述P型空穴注入層之間的多量子阱有源層，所述多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化，躍遷能量大的量子阱靠近P型空穴注入層，躍遷能量小的量子阱靠近N型電子注入層，其特征在于，所述多量子阱有源層中的量子阱的勢壘寬度也逐漸變化，勢壘寬度大的量子阱靠近P型空穴注入層，勢壘寬度小的量子阱靠近N型電子注入層。
2.如權(quán)利要求1所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子阱的勢壘寬度小于 20nmo
3.如權(quán)利要求2所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N型電子注入層、P型空穴注入層以及多量子阱有源層均由AlxGayIni_x_yN組成，其中，O < χ < 1，0 < x+y < 1，且所述 N型電子注入層的禁帶寬度、P型空穴注入層的禁帶寬度以及量子阱的勢壘的禁帶寬度均大于所述量子阱的勢阱的禁帶寬度。
4.如權(quán)利要求3所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多量子阱有源層由非對稱耦合量子阱組成，所述非對稱耦合量子阱包括至少三個量子阱，相鄰量子阱之間存在耦合效應(yīng)，空穴通過隧穿所述量子阱的勢壘進入下一個量子阱。
5.如權(quán)利要求1所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度實現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的組分實現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過同時調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度及量子阱的組分實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求1所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，該氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)還包括襯底、 在所述襯底上依次生長的低溫緩沖層以及不摻雜的氮化物層，所述不摻雜的氮化物層上依次形成有所述N型電子注入層、所述多量子阱有源層以及所述P型空穴注入層，所述N型電子注入層與N型電極相連，所述P型空穴注入層上形成有透明電極層，所述透明電極層上制備有P型電極。
9.一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟提供襯底；在所述襯底上依次形成低溫緩沖層、不摻雜的氮化物層、N型電子注入層、多量子阱有源層以及P型空穴注入層，其中，所述多量子阱有源層中的量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化，躍遷能量大的量子阱靠近P型空穴注入層，躍遷能量小的量子阱靠近N型電子注入層，且所述多量子阱有源層中的量子阱的勢壘寬度也逐漸變化，勢壘寬度大的量子阱靠近P型空穴注入層，勢壘寬度小的量子阱靠近N型電子注入層；依次刻蝕所述P型空穴注入層以及所述多量子阱有源層，形成一臺柱面，并露出所述N 型電子注入層，在露出的N型電子注入層上制備N型電極；在刻蝕后的所述P型空穴注入層上制備透明電極層及P型電極。
10.如權(quán)利要求9所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述量子阱的勢壘寬度小于20nm。
11.如權(quán)利要求10所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述N型電子注入層、P型空穴注入層以及多量子阱有源層均由AlxGayIni_x_yN組成，其中，O <x< l,0<x+y < 1，且所述N型電子注入層的禁帶寬度、P型空穴注入層的禁帶寬度以及量子阱的勢壘的禁帶寬度均大于所述量子阱的勢阱的禁帶寬度。
12.如權(quán)利要求11所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述多量子阱有源層由非對稱耦合量子阱組成，所述非對稱耦合量子阱包括至少三個量子阱，相鄰量子阱之間存在耦合效應(yīng)，電子和空穴通過隧穿所述量子阱的勢壘進入下一個量子阱。
13.如權(quán)利要求9所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度實現(xiàn)。
14.如權(quán)利要求9所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過調(diào)節(jié)量子阱的組分實現(xiàn)。
15.如權(quán)利要求9所述的氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化通過同時調(diào)節(jié)量子阱的勢阱寬度及量子阱的組分實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，從而進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度；本發(fā)明還公開了一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法在量子阱的基態(tài)能級間的躍遷能量逐漸變化的前提下，通過逐漸改變量子阱的勢壘寬度，提高載流子在有源區(qū)中分布的均勻性，在考慮空穴量子隧穿效應(yīng)的同時，兼顧量子阱限制作用對載流子發(fā)光復(fù)合的影響，進一步提高電子和空穴的復(fù)合效率，提高LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光強度。
文檔編號H01L33/06GK102185058SQ20111008419
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者于洪波 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司