氮化物發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮化物發(fā)光二極管及其制備方法，屬于光電器件制備領(lǐng)域。其具體結(jié)構(gòu)包含：襯底、n型氮化物、發(fā)光層、p型氮化物層、p+型層、氮化銦鋁層、n+型層、ITO透明電極。采用具有氮化銦鋁插入層的隧穿結(jié)構(gòu)作為接觸層，能夠在隧穿結(jié)界面處產(chǎn)生極化電荷，同時保持耗盡區(qū)的有效寬度，提升空穴的隧穿幾率，減小接觸電阻。
【專利說明】氮化物發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件制備領(lǐng)域，尤其涉及氮化物半導(dǎo)體LED的制備技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著氮化物L(fēng)ED技術(shù)的不斷發(fā)展，用其制備的發(fā)光二極管等光電器件，被廣泛應(yīng)用于固態(tài)顯示、照明和信號燈等領(lǐng)域。盡管使用氮化鎵基發(fā)光二極管作為光源替代傳統(tǒng)光源已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，但要完 全取代現(xiàn)有的照明和顯示技術(shù)，必須要實現(xiàn)更高的電光轉(zhuǎn)換效率。在諸多問題中，如何降低器件的工作電壓和散熱是迫切需要解決的關(guān)鍵問題之
一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種具有隧穿接觸層的發(fā)光二極管及其制備方法，該隧穿接觸層包含氮化銦鋁鎵層，目的在于優(yōu)化接觸層的能帶結(jié)構(gòu)，利用晶格失配產(chǎn)生的極化電荷增加空穴的隧穿幾率，降低二極管的工作電壓。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:氮化物發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包括:襯底、η型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層、P+型氮化物層、氮化銦鋁層、η+型氮化物層。在【具體實施方式】中還可以包括:低溫緩沖層、電子阻擋層、透明導(dǎo)電層等。所述P+型氮化物層、氮化銦鋁鎵層及η+型氮化物層構(gòu)成隧穿結(jié)，所述氮化銦鋁鎵層與Ρ+、η+型氮化物層之間界面處具有因晶格失配產(chǎn)生的極化電荷，可增加空穴的隧穿幾率，降低電阻率。
[0005]進(jìn)一步地，隧穿結(jié)中ρ+型氮化物層、η+型氮化物層的禁帶寬度大于氮化銦鋁鎵層禁帶寬度的最大值。
[0006]進(jìn)一步地，隧穿結(jié)中ρ+型氮化物層摻雜濃度為lE19~lE21cm_3，厚度為0.1~20 nm ；η+型氮化物層摻雜濃度為1Ε19~lE21cnT3，厚度為0.1~20 nm。
[0007]進(jìn)一步地，氮化銦鋁鎵層的厚度為0.1~20 nm。
[0008]進(jìn)一步地，所述氮化銦鋁鎵層的帶隙寬度大于量子阱的禁帶寬度，目的在于避免所述氮化銦鋁鎵層對量子阱區(qū)發(fā)光的吸收。
[0009]進(jìn)一步地，所述氮化銦鋁鎵層的組分漸變。在一些實施例中，所述氮化銦鋁鎵漸變層為銦組分呈先遞增、再遞減的倒立V型漸變結(jié)構(gòu)，在氮化銦鋁鎵漸變層的正中心具有最高銦組分。在一些實施例中，氮化銦鋁鎵漸變插入層的組分漸變方式為鋁組分呈先遞減、接著保持不變，再遞增的梯形漸變結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，可以包含銦和鋁組分同時漸變的組合方式。在一些實施例中，漸變方式還可以是正弦、鋸齒或者臺階狀，或是其中兩種或多種的組合形式。
[0010]前述氮化物發(fā)光二極管通過下面方法獲得:提供襯底；依次在所述襯底上生長低溫緩沖層、非摻氮化物層、η型氮化物層、發(fā)光層、電子阻擋層、P型氮化物層、P+型氮化物層氮化銦鋁鎵層、η+型氮化物層；其中所述ρ+型氮化物層、氮化銦鋁鎵漸變插入層和η+型氮化物層構(gòu)成隧穿結(jié)。[0011]進(jìn)一步地，所述η+型氮化物層、P+型氮化層的生長溫度為850-1000?。
[0012]進(jìn)一步地，所述氮化銦鋁鎵層的生長溫度為70(T90(TC。
[0013]在一些實施例中，上述方法中生長方向為晶體學(xué)C面，極性為鎵極性。
[0014]在一些實施例中，上述方法中生長方向為晶體學(xué)C面，極性為氮極性。
[0015]在本發(fā)明中，相比于傳統(tǒng)高摻ρ型層，高摻η型層具有更低的材料電阻率和更低的電子功函數(shù)，作為與半導(dǎo)體透明電極的接觸層能夠增加空穴注入時電流橫向分布的均勻性；在隧穿結(jié)構(gòu)中引入氮化銦鋁鎵層，能夠保持界面處的極化電荷在有效密度的水平，減小耗盡區(qū)平均帶隙寬度，使空穴從高摻雜η型氮化物層隧穿至高摻ρ型氮化物層的概率增加，增加注入電流，減小電阻率，提升空穴注入效率。進(jìn)一步地，還能夠起到減小器件發(fā)熱量，增加散熱的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1的氮化物發(fā)光二極管剖視圖。
[0017]圖2為傳統(tǒng)發(fā)光二極管隧穿結(jié)構(gòu)能帶圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實施例1的氮化物發(fā)光二極管隧穿結(jié)構(gòu)能帶圖。
[0019]圖4為本發(fā)明實施例1之隧穿結(jié)構(gòu)極化電荷分布示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明實施例2的氮化物發(fā)光二極管隧穿結(jié)構(gòu)生長過程示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明實施例2的氮化物發(fā)光二極管隧穿結(jié)構(gòu)能帶圖。
[0022]圖7為本發(fā)明實 施例3的氮化物發(fā)光二極管隧穿結(jié)構(gòu)能帶圖。
[0023]圖8為本發(fā)明實施例5的氮化物的隧穿結(jié)構(gòu)極化電荷分布示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明一種具有隧穿接觸層的氮化物發(fā)光二極管及其制備方法更易于理解其實質(zhì)性特點及其所具的實用性，下面便結(jié)合附圖對本發(fā)明若干具體實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但以下關(guān)于實施例的描述及說明對本發(fā)明保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。
[0025]實施例1
圖1簡單示意了根據(jù)本發(fā)明實施的一種氮化物發(fā)光二極管的剖面圖，從下至上依次為:一襯底101、一低溫緩沖層102、一非摻氮化物層103、一 η型氮化物層104、、一多量子阱區(qū)105、一電子阻擋層106、一 ρ型氮化物層107、一 ρ+型氮化物層108、一氮化銦鋁層109、一 η+型氮化物層110、一 ITO透明電極層111。
[0026]其中，ρ+型氮化物層108、氮化銦鋁鎵層109及η+型氮化物層110構(gòu)成隧穿結(jié)。在所述隧穿結(jié)構(gòu)中，氮化銦鋁鎵層與高摻P、η型氮化物層之間界面處具有因晶格失配產(chǎn)生的極化電荷，可增加空穴的隧穿幾率，降低電阻率，降低發(fā)光二極管工作電壓。
[0027]圖3為上述結(jié)構(gòu)中隧穿結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖。相對于傳統(tǒng)無插入層的隧穿結(jié)(能帶結(jié)構(gòu)如圖2)而言，上述方法中隧穿結(jié)具有帶隙寬度更窄的氮化銦鋁鎵層109，該插入層109處于傳統(tǒng)隧穿結(jié)耗盡區(qū)所在位置，厚度為0.f 20nm。因為氮化銦鋁鎵與η+型和ρ+型氮化物層之間的晶格差異，使界面處由于壓電極化效應(yīng)出現(xiàn)極化電荷和極化電場，極化電荷分布如圖4。
[0028]具體地，上述結(jié)構(gòu)中隧穿結(jié)構(gòu)的隧穿幾率滿足如下表達(dá)式:
【權(quán)利要求】
1.氮化物發(fā)光二極管，包括: 襯底； η型氮化物層，形成于所述襯底之上； 發(fā)光層，形成于η型氮化物層之上； P型氮化物層，形成于所述發(fā)光層之上； P+型氮化物層，形成于所述P型氮化物層之上； 氮化銦鋁鎵漸變層，形成于高P+型氮化物層之上； η+型氮化物層、形成于所述氮化銦鋁鎵漸變層之上； 所述P+型氮化物層、氮化銦鋁鎵漸變插入層和η+型氮化物層構(gòu)成隧穿結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層與所述η+型氮化物層、ρ+型氮化物層的界面處具有因晶格失配而產(chǎn)生的極化電荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層的帶隙寬度大于所述發(fā)光層帶隙寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述P+型氮化物層、η+型氮化物層的禁帶寬度大于所述氮化銦鋁鎵層禁帶寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層的組分為漸變的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層中，銦組分呈先遞增、再遞減的倒立V型漸變結(jié)構(gòu)，在氮化銦鋁鎵層的正中心具有最高銦組分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層中，銦組分呈先遞增、接著保持不變、再遞減的梯形漸變結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層中，鋁組分呈先遞減、再遞增的梯形漸變結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層中，鋁組分呈先遞減、接著保持不變，再遞增的梯形漸變結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層的厚度為 0.1~20 nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述P+型層摻雜濃度為1E19~lE21cnT3，厚度為 0.1~20 nm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于:所述η+型層摻雜濃度為1Ε19~lE21cnT3，厚度為 0.1~20 nm。
【文檔編號】H01L33/04GK103545405SQ201310555496
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】張東炎, 王篤祥, 劉曉峰, 陳沙沙, 王良均 申請人:天津三安光電有限公司