專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的發(fā)光器件，廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中。如何提高量子效率、進(jìn)而提高半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度，是半導(dǎo)體發(fā)光二極管的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)永恒的話題。電子的泄漏是影響量子效率的一個(gè)重要原因。高注入下，強(qiáng)大的外加電勢(shì)將異質(zhì)結(jié)的能帶拉平，導(dǎo)致其對(duì)電子的阻擋作用減弱，量子阱中過剩而未參加復(fù)合的電子，具備足夠的能量，泄漏到P區(qū)，從而導(dǎo)致量子效率下降。為了阻擋電子的泄漏，現(xiàn)有的半導(dǎo)體發(fā)光二極管通常在量子阱結(jié)構(gòu)和P區(qū)之間設(shè)置電子阻擋層，該量子阱結(jié)構(gòu)通常由多層氮化鎵和銦鎵氮形成，而該電子阻擋層通常采用鋁鎵氮系列材料。由于鋁鎵氮系列材料具有較高的能帶間隙，所以其可以與氮化鎵和銦鎵氮形成較高的導(dǎo)帶帶階，該較高的導(dǎo)帶帶階可以阻擋電子的溢出，對(duì)阻止高注入下量子效率的減小有較好的作用。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題現(xiàn)有的電子阻擋層在與氮化鎵和銦鎵氮形成較高的導(dǎo)帶帶階的同時(shí)，也會(huì)形成較高的價(jià)帶帶階，該較高的價(jià)帶帶階會(huì)阻擋P區(qū)的空穴向量子阱內(nèi)的遷移，也就是說，現(xiàn)有的電子阻擋層對(duì)電子和空穴同時(shí)具有阻擋作用，抑制電子溢出的同時(shí)，犧牲了空穴的注入效率，所以在正向偏壓下，難以形成高效的空穴注入，影響了半導(dǎo)體發(fā)光二極管量子效率的提升。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于電子阻擋層阻擋P區(qū)空穴向量子阱內(nèi)遷移，從而使發(fā)光二極管量子效率受到限制的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其制造方法。所述技術(shù)方案如下—方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，該半導(dǎo)體發(fā)光二極管包括 依次層疊在襯底上的N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層，所述電子阻擋層包括至少一個(gè)第一鋁鎵氮層和至少一個(gè)第二鋁鎵氮層，所述第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層交替層疊布置，相鄰的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分不同。進(jìn)一步地，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層有多個(gè)，多個(gè)所述第一鋁鎵氮層的鋁組分是逐層漸變的，多個(gè)所述第二鋁鎵氮層的鋁組分是固定不變的。具體地，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增；從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述 P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增。具體地，在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述多個(gè)第二鋁鎵氮層的鋁組分固定不變，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述多個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減；從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述多個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減?？蛇x地，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層有多個(gè)，多個(gè)所述第一鋁鎵氮層的鋁組分是逐層漸變的，多個(gè)所述第二鋁鎵氮層的鋁組分也是逐層漸變的，且所述第一鋁鎵氮層的鋁組分和所述第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化趨勢(shì)相同。具體地，在本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減，從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減；所述第二鋁鎵氮層中組分最高的第二鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最高的第二鋁鎵氮層到所述P 型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減，從所述鋁組分最高的第二鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減。具體地，在本發(fā)明的再一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增，從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增；所述第二鋁鎵氮層中組分最低的第二鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最低的第二鋁鎵氮層到所述P 型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增，從所述鋁組分最低的第二鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增。優(yōu)選地，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層的總數(shù)為2-40層。優(yōu)選地，相鄰的所述第一鋁鎵氮層的鋁組分和所述第二鋁鎵氮層的鋁組分的差值在 0. 05-0. 15 之間。進(jìn)一步地，所述電子阻擋層的厚度為20-50nm，每層所述第一鋁鎵氮層的厚度為 l-3nm，每層所述第二鋁鎵氮層的厚度為l-3nm。具體地，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層的最高鋁組分在0. 15-0. 5之間。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種制造前述半導(dǎo)體發(fā)光二極管的方法，該方法包括在襯底上依次生長(zhǎng)N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)，從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)， 不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例3中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例4中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例5中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例6中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例7中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例8中提供的電子阻擋層的鋁組分大小分布示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，該半導(dǎo)體發(fā)光二極管包括依次層疊在襯底10上的N型氮化鎵層20、量子阱結(jié)構(gòu)層30、電子阻擋層40和P型氮化鎵層50。該電子阻擋層40包括至少一個(gè)第一鋁鎵氮層41和至少一個(gè)第二鋁鎵氮層42， 第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42交替層疊布置。相鄰的第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分不同。具體地，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的總數(shù)為2-40層?？蛇x地，在一些實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42有多個(gè)，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分是逐層漸變的，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分是固定不變的。可選地，在另一些實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42有多個(gè)，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分是逐層漸變的，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分也是逐層漸變的，且第一鋁鎵氮層41的鋁組分和第二鋁鎵氮層42的鋁組分的變化趨勢(shì)相同。比如，從量子阱結(jié)構(gòu)層30 —側(cè)到P型氮化鎵層50 —側(cè)，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分也逐層遞增；多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分也逐層遞減；多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分先增大后減小，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分也先增大后減小。其中，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。其中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層中的鋁組分最高為0. 15-0. 5。優(yōu)選地，相鄰的所述第一鋁鎵氮層的鋁組分和所述第二鋁鎵氮層的鋁組分的差值在 0. 05-0. 15 之間。具體地，在本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)際應(yīng)用中，該襯底10優(yōu)選為藍(lán)寶石襯底。N型氮化鎵層摻雜的雜質(zhì)可以為單質(zhì)硅，摻雜濃度為e18 e19每立方厘米的量級(jí)。量子阱結(jié)構(gòu)層 30可以由多對(duì)氮化鎵層31和銦鎵氮層32構(gòu)成。其中，氮化鎵層31為壘層，其厚度優(yōu)選為9-12nm，銦鎵氮層32為阱層，其厚度優(yōu)選2-3nm。銦鎵氮層31中，銦的組分為0. 10-0. 30， 對(duì)應(yīng)的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-550nm。第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42均為輕摻雜的P型鋁鎵氮層。P型氮化鎵層摻雜的雜質(zhì)可以為金屬鎂，摻雜濃度為e19 e21每立方厘米的量級(jí)，其厚度可以為100-200nm。需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例的具體應(yīng)用中，該半導(dǎo)體發(fā)光二極管還可以包括設(shè)置在襯底10和N型氮化鎵層20之間的緩沖層，該緩沖層可以為非摻雜低溫氮化鎵層，用以緩解氮化鎵系列外延材料與襯底之間的晶格失配，降低位錯(cuò)與缺陷密度。此外，該半導(dǎo)體發(fā)光二極管還可以包括設(shè)置在P型氮化鎵層上的P型氮化鎵蓋層等，用來為制作良好的歐姆接觸提供低阻的半導(dǎo)體接觸層。這些結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，在此省略詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例1提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例1 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖2所示，圖2 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖2所示，在本實(shí)施例中，從所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)到所述P型氮化鎵層一側(cè)， 即從左到右，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分固定不變。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于10個(gè)第一鋁鎵氮層41 和10個(gè)第二鋁鎵氮層42，其中，第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0 ；最左邊的第一鋁鎵氮層41中的鋁組分可以為0，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0. 2，從左到右，每個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分以0. 02的量依次遞增。容易知道，第一鋁鎵氮層的鋁組分也可以不按固定量遞增，只要它們是逐漸增大的即可。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為30nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為1. 5nm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)相等，但是其也可以不相等；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分。
本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例2本發(fā)明實(shí)施例2提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例2 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖3所示，圖3 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖3所示，在本實(shí)施例中，從所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)到所述P型氮化鎵層一側(cè)， 即從左到右，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分固定不變。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于10個(gè)第一鋁鎵氮層41 和10個(gè)第二鋁鎵氮層42，其中，第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0 ；最左邊的第一鋁鎵氮層41中的鋁組分可以為0.3，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0. 1，從左到右， 每個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分以0. 02的量依次遞減。容易知道，第一鋁鎵氮層41的鋁組分也可以不按固定量遞增。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為20nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)相等，但是其也可以不相等；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例3本發(fā)明實(shí)施例3提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例3 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖4所示，圖4 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大
8小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖4所示，在本實(shí)施例中，多個(gè)第二鋁鎵氮層的鋁組分固定不變，多個(gè)第一鋁鎵氮層中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于電子阻擋層中部，從該鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，即從圖的中部到圖的左邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增；從該鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到P型氮化鎵層一側(cè)，即從圖的中部到圖的右邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于21個(gè)第一鋁鎵氮層41 和20個(gè)第二鋁鎵氮層42。其中，第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0.3。如圖4所示， 第一鋁鎵氮層41中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于電子阻擋層40中部，其鋁組分可以為 0. 1，最左邊的第一鋁鎵氮層41中的鋁組分可以為0. 21，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0. 21，從圖中間到圖左邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分以0. 01的量依次遞增；從圖中間到圖右邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分以0. 01的量依次遞增。需要說明的是，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41的鋁組分以固定量遞增，容易知道，第一鋁鎵氮層41的鋁組分也可以不按固定量遞增。另外，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層 41中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層41為一個(gè)，但是在其他實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層41也可以有兩個(gè)，對(duì)稱布置在一個(gè)第二鋁鎵氮層42兩邊。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為41nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)不相等，但是其也可以相等，這種情況下，最左邊和最右邊的第一鋁鎵氮層中的鋁組分不同；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例4本發(fā)明實(shí)施例4提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例4 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖5所示，圖5 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。
如圖5所示，在本實(shí)施例中，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分固定不變，多個(gè)第一鋁鎵氮層41中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41位于電子阻擋層40中部，從該鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41到量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，即從圖的中部到圖的左邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減；從該鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41到P型氮化鎵層一側(cè)，即從圖的中部到圖的右邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于20個(gè)第一鋁鎵氮層41 和19個(gè)第二鋁鎵氮層42。其中，第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0.15。如圖5所示， 第一鋁鎵氮層41中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層位于電子阻擋層40中部，其鋁組分可以為 0. 1，最左邊的第一鋁鎵氮層41中的鋁組分可以為0. 01，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0，從圖中間到圖左邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分以0. 01的量依次遞減；從圖中間到圖右邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分以0.01的量依次遞減。需要說明的是，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41的鋁組分以固定量遞減，容易知道，第一鋁鎵氮層41的鋁組分也可以不按固定量遞減。另外，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層 41中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41為一個(gè)，但是在其他實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41也可以有兩個(gè)，對(duì)稱布置在一個(gè)第二鋁鎵氮層42兩邊。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為39nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)不相等，但是其也可以相等，這種情況下，最左邊和最右邊的第一鋁鎵氮層中的鋁組分不同；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置多個(gè)交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，且多個(gè)第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層漸變，多個(gè)第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層漸變或固定不變，從而形成類超晶格結(jié)構(gòu)，可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例5本發(fā)明實(shí)施例5提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例4 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖6所示，圖6 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖6所示，在本實(shí)施例中，從量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)到P型氮化鎵層一側(cè)，即從左到右，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分也逐層遞增。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于20個(gè)第一鋁鎵氮層41 和20個(gè)第二鋁鎵氮層42，其中，最左邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0. 2，從左到右，每個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分以0. 01的量依次遞減；最左邊的第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0. 1，最右邊的第二鋁鎵氮層42的鋁組分可以為0. 3，從左到右，每個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分以0. 01的量依次遞增。容易知道，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分也可以不按固定量遞增。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為40nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)相等，但是其也可以不相等；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例6本發(fā)明實(shí)施例6提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例6 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖7所示，圖7 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖7所示，在本實(shí)施例中，從量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)到P型氮化鎵層一側(cè)，即從左到右，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分也逐層遞減。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于20個(gè)第一鋁鎵氮層41 和20個(gè)第二鋁鎵氮層42，其中，最左邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0. 2，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0，從左到右，每個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分以0. 01的量依次遞減；最左邊的第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0. 3，最右邊的第二鋁鎵氮層42的鋁組分可以為0. 1，從左到右，每個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分以0. 01的量依次遞減。容易知道，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分也可以不按固定量遞減。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。
更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為40nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)相等，但是其也可以不相等；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例7本發(fā)明實(shí)施例7提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例7 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖8所示，圖8 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖8所示，在本實(shí)施例中，多個(gè)第一鋁鎵氮層41中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層 41位于電子阻擋層40中部，從該鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41到量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，即從圖的中部到圖的左邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減；從該鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41到P型氮化鎵層一側(cè)，即從圖的中部到圖的右邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞減。多個(gè)第二鋁鎵氮層42中鋁組分最高的第二鋁鎵氮層42位于電子阻擋層40中部，從該鋁組分最高的第二鋁鎵氮層42到量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，即從圖的中部到圖的左邊， 多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分逐層遞減；從該鋁組分最高的第二鋁鎵氮層42到P型氮化鎵層一側(cè)，即從圖的中部到圖的右邊，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分逐層遞減。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于20個(gè)第一鋁鎵氮層41 和20個(gè)第二鋁鎵氮層42。如圖8所示，第一鋁鎵氮層41中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層位于電子阻擋層40中部，其鋁組分可以為0. 1，最左邊的第一鋁鎵氮層41中的鋁組分可以為 0.01，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0，從圖中間到圖左邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層 41的鋁組分以0. 01的量依次遞減；從圖中間到圖右邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分以 0. 01的量依次遞減。第二鋁鎵氮層42中鋁組分最高的第二鋁鎵氮層位于電子阻擋層40 中部，其鋁組分可以為0.2，最左邊的第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0. 11，最右邊的第二鋁鎵氮層42的鋁組分可以為0. 1，從圖中間到圖左邊，每個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分以 0. 01的量依次遞減；從圖中間到圖右邊，每個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分以0. 01的量依次遞減。需要說明的是，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分以固
1定量遞減，容易知道，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分也可以不按固定量遞減。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為40nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)不相等，但是其也可以相等，這種情況下，最左邊和最右邊的第一鋁鎵氮層中的鋁組分不同；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。實(shí)施例8本發(fā)明實(shí)施例8提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例8 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖9所示，圖9 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖8所示，在本實(shí)施例中，多個(gè)第一鋁鎵氮層41中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層 41位于電子阻擋層40中部，從該鋁組分最高的第一鋁鎵氮層41到量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，即從圖的中部到圖的左邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增；從該鋁組分最低的第一鋁鎵氮層41到P型氮化鎵層一側(cè)，即從圖的中部到圖的右邊，多個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分逐層遞增。多個(gè)第二鋁鎵氮層42中鋁組分最低的第二鋁鎵氮層42位于電子阻擋層40中部，從該鋁組分最低的第二鋁鎵氮層42到量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，即從圖的中部到圖的左邊， 多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分逐層遞增；從該鋁組分最低的第二鋁鎵氮層42到P型氮化鎵層一側(cè)，即從圖的中部到圖的右邊，多個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分逐層遞增。具體地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40可以包括但不限于20個(gè)第一鋁鎵氮層41 和20個(gè)第二鋁鎵氮層42。如圖9所示，第一鋁鎵氮層41中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于電子阻擋層40中部，其鋁組分可以為0. 1，最左邊的第一鋁鎵氮層41中的鋁組分可以為 0.2，最右邊的第一鋁鎵氮層41的鋁組分可以為0. 19，從圖中間到圖左邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分以0. 01的量依次遞減；從圖中間到圖右邊，每個(gè)第一鋁鎵氮層41的鋁組分以0.01的量依次遞減。第二鋁鎵氮層42中鋁組分最高的第二鋁鎵氮層位于電子阻擋層40 中部，其鋁組分可以為0. 2，最左邊的第二鋁鎵氮層42中的鋁組分可以為0. 3，最右邊的第二鋁鎵氮層42的鋁組分可以為0.四，從圖中間到圖左邊，每個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分以0. 01的量依次遞增；從圖中間到圖右邊，每個(gè)第二鋁鎵氮層42的鋁組分以0. 01的量依次遞增。需要說明的是，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分以固定量遞增，容易知道，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的鋁組分也可以不按固定量遞
增O進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為40nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為lnm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)不相等，但是其也可以相等，這種情況下，最左邊和最右邊的第一鋁鎵氮層中的鋁組分不同；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。本發(fā)明實(shí)施例在生長(zhǎng)電子阻擋層時(shí)，通過控制鋁鎵氮層中的鋁組分和不同鋁組分鋁鎵氮層的厚度與排列順序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能帶結(jié)構(gòu)和載流子分布的控制，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)，從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。本發(fā)明實(shí)施例提供的電子阻擋層，尤其適用于藍(lán)光和綠光半導(dǎo)體發(fā)光二極管。實(shí)施例9本發(fā)明實(shí)施例8提供的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，在實(shí)施例8 中，電子阻擋層的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分大小分布情況如圖10所示，圖10 中，白色框表示第一鋁鎵氮層，黑色框表示第二鋁鎵氮層，框的高度表示該層的鋁組分的大小。圖的左邊表示量子阱結(jié)構(gòu)層所在的一側(cè)，圖的右邊表示P型氮化鎵層所在的一側(cè)。如圖10所示，在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41的鋁組分是固定不變的，第二鋁鎵氮層42的鋁組分也是固定不變的。在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42均有多個(gè)，但是也可以只有一個(gè)第一鋁鎵氮層41和一個(gè)鋁鎵氮層42。進(jìn)一步地，電子阻擋層40的厚度優(yōu)選為20-50nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度優(yōu)選為l-3nm。更進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，電子阻擋層40的厚度可以為30nm，每個(gè)第一鋁鎵氮層41和第二鋁鎵氮層42的厚度為1. 5nm。需要說明的是，圖中第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的數(shù)量?jī)H為示例，并不表示它們的實(shí)際數(shù)量，其目的僅在于說明第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化規(guī)律。第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的個(gè)數(shù)可以相等，也可以不相等；在本實(shí)施例中，第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的厚度相同，但是其也可以不相同。此外，本實(shí)施例對(duì)第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的層疊次序并不作限制。另外，在本實(shí)施例中，所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，在其他實(shí)施例中，也可以部分第一鋁鎵氮層的鋁組分高于第二鋁鎵氮層的鋁組分，部分第一鋁鎵氮層的鋁組分低于第二鋁鎵氮層的鋁組分，或者所有第一鋁鎵氮層的鋁組分均高于第二鋁鎵氮層的鋁組分。實(shí)施例10本發(fā)明實(shí)施例提供了一種制造前述半導(dǎo)體發(fā)光二極管的方法，該方法包括在襯底上依次生長(zhǎng)N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。具體地，可以采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相外延技術(shù)制備上述層結(jié)構(gòu)。更具體地，可以包括以下步驟步驟一、在襯底上生長(zhǎng)N型氮化鎵層，摻雜單質(zhì)硅，摻雜濃度為e18 e19每立方厘米的量級(jí)，生長(zhǎng)溫度為1000-1100攝氏度，生長(zhǎng)壓力為100-500Torr，厚度約為2500nm。優(yōu)選地，在該步驟一之前，還可以包括在襯底上生長(zhǎng)緩沖層。其生長(zhǎng)溫度為 500-600攝氏度，生長(zhǎng)壓力為300-700Torr，厚度可以為50_100nm。更優(yōu)選地，在生長(zhǎng)緩沖層后，還可以在該緩沖層上生長(zhǎng)一層本征氮化鎵層。該本征氮化鎵層的生長(zhǎng)溫度為1000-1100攝氏度，生長(zhǎng)壓力為100-500Torr，厚度可以為 300-5000nm。步驟二、在N型氮化鎵層上生長(zhǎng)量子阱結(jié)構(gòu)層，該量子阱結(jié)構(gòu)層由氮化鎵層和銦鎵氮層構(gòu)成。其中，氮化鎵層的生長(zhǎng)溫度為800-900攝氏度，銦鎵氮層的生長(zhǎng)溫度為750攝氏度；氮化鎵層和銦鎵氮層的生長(zhǎng)壓力為100-700Torr。氮化鎵層的厚度可以為8-30nm，銦鎵氮的厚度可以為2-4nm。步驟三、在量子阱結(jié)構(gòu)層上生長(zhǎng)電子阻擋層，該電子阻擋層中的鋁組分如上述實(shí)施例中變化。其生長(zhǎng)溫度為850-1000攝氏度，生長(zhǎng)壓力為100-500Torr。步驟四、在電子阻擋層上生長(zhǎng)P型氮化鎵層，摻雜金屬鎂，摻雜濃度為e18 e19每立方厘米的量級(jí)，該P(yáng)型氮化鎵層的厚度可以為150nm左右。在步驟四之后，還可以在P型氮化鎵層上生長(zhǎng)一層P型氮化鎵蓋層，摻雜金屬鎂， 摻雜濃度為e19 e21每立方厘米的量級(jí)，其厚度可以為20nm左右。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)鋁鎵氮外延層中鋁組分的變化，即通過在電子阻擋層中設(shè)置交替層疊布置的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層，形成類超晶格結(jié)構(gòu)， 從而可以在P型氮化鎵層中形成所謂的三維自由空穴氣，達(dá)到較高的空穴濃度，其量級(jí)可達(dá)l*e18每立方厘米，在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，不抑制空穴的注入，甚至可以提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率和發(fā)光效率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，包括依次層疊在襯底上的N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層，其特征在于，所述電子阻擋層包括至少一個(gè)第一鋁鎵氮層和至少一個(gè)第二鋁鎵氮層，所述第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層交替層疊布置，相鄰的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層有多個(gè)，多個(gè)所述第一鋁鎵氮層的鋁組分是逐層漸變的，多個(gè)所述第二鋁鎵氮層的鋁組分是固定不變的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增；從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減；從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層有多個(gè)，多個(gè)所述第一鋁鎵氮層的鋁組分是逐層漸變的，多個(gè)所述第二鋁鎵氮層的鋁組分也是逐層漸變的，且所述第一鋁鎵氮層的鋁組分和所述第二鋁鎵氮層的鋁組分的變化趨勢(shì)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最高的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減，從所述鋁組分最高的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減；所述第二鋁鎵氮層中組分最高的第二鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最高的第二鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減，從所述鋁組分最高的第二鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞減。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層中鋁組分最低的第一鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述量子阱結(jié)構(gòu)層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增，從所述鋁組分最低的第一鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第一鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增；所述第二鋁鎵氮層中組分最低的第二鋁鎵氮層位于所述電子阻擋層中部，從所述鋁組分最低的第二鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增，從所述鋁組分最低的第二鋁鎵氮層到所述P型氮化鎵層一側(cè)，所述第二鋁鎵氮層的鋁組分逐層遞增。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層的總數(shù)為2-40層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，相鄰的所述第一鋁鎵氮層的鋁組分和所述第二鋁鎵氮層的鋁組分的差值在0. 05-0. 15之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述電子阻擋層的厚度為20-50nm，每層所述第一鋁鎵氮層的厚度為l-3nm，每層所述第二鋁鎵氮層的厚度為l-3nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一鋁鎵氮層和所述第二鋁鎵氮層的最高鋁組分在0. 15-0. 5之間。
12.一種制造如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的方法，其特征在于，在襯底上依次生長(zhǎng)N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其制造方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管包括依次層疊在襯底上的N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層，所述電子阻擋層包括至少一個(gè)第一鋁鎵氮層和至少一個(gè)第二鋁鎵氮層，所述第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層交替層疊布置，相鄰的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分不同。所述方法包括在襯底上依次生長(zhǎng)N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。本發(fā)明實(shí)施例通過能帶工程，優(yōu)化和設(shè)計(jì)電子阻擋層中鋁組分的變化，可以在實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出電子的阻擋的同時(shí)，提高空穴的注入效率，從而提高發(fā)光二極管的量子效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102569571SQ20121005638
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者李文兵, 楊春艷, 王江波, 董彬忠 申請(qǐng)人:華燦光電股份有限公司