高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法，其中生長(zhǎng)方法包括如下步驟：S1.在襯底上依次生長(zhǎng)GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層；S2.在高溫N型GaN層上生長(zhǎng)超晶格多量子阱MQW層，生長(zhǎng)超晶格多量子阱MQW層中的TMIn源采用質(zhì)量流量計(jì)精確控制變化流量生長(zhǎng)；S3.在超晶格多量子阱MQW層上生長(zhǎng)P型GaN層。本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法通過(guò)MFC精確控制TMIn的變化流量生長(zhǎng)有源層MQW，可得到具有均勻變化能階的有源層MQW，致使載流子在量子阱中分布更均衡，達(dá)到了降低Droop效應(yīng)，提高發(fā)光效率的目的。
【專利說(shuō)明】高亮度基[￡0的關(guān)仰結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種高亮度基[￡0的圓I結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管010(16，120)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。
[0003]隨著120在照明及背光市場(chǎng)應(yīng)用范圍的逐年提高，中高功率器件的應(yīng)用需求明顯增高。傳統(tǒng)的[￡0外延結(jié)構(gòu)中采用量子阱/量子壘)的圓I有源發(fā)光層結(jié)構(gòu)，當(dāng)注入的電流密度較高時(shí)，120的量子效率隨注入電流密度增大而下降的現(xiàn)象被稱為01001)效應(yīng)。1)1-001)效應(yīng)的好壞直接決定[￡0外延器件在中高功率器件端的應(yīng)用范圍及普及程度，外延器件隨著注入電流密度增大而量子效率下跌的速率越慢，其在中高功率器件的應(yīng)用范圍越寬，市場(chǎng)潛力就越大；反之，其在中高功率器件的應(yīng)用范圍就會(huì)越窄，甚至失去未來(lái)的市場(chǎng)價(jià)值。
[0004]目前對(duì)01001)效應(yīng)的研究結(jié)果表明，引起01001)效應(yīng)的主因是由于電子在阱中分布的不平衡，造成阱中局部區(qū)域因填充了勢(shì)能越來(lái)越高的電子而溢出阱外，使量子阱內(nèi)量子效率降低，且器件的工作電流密度越高，電子溢出現(xiàn)象越明顯，效應(yīng)越顯著。常用的方法是采用變能階的方式來(lái)減少效應(yīng)，上述變能階的方式可通過(guò)采用變溫的方式來(lái)控制超晶格有源層圓I的生長(zhǎng)而實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閳AI生長(zhǎng)過(guò)程中，所需的11111源對(duì)溫度比較敏感，從而導(dǎo)致實(shí)際能階變化不一致，且實(shí)際量產(chǎn)波長(zhǎng)控制性較差。
[0005]因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提出進(jìn)一步的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高亮度基[￡0的圓I結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0008]一種高亮度基[￡0的圓I結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法，其包括如下步驟:
[0009]81.在襯底上依次生長(zhǎng)成核層、非摻雜層、高溫~型&^層；
[0010]82.在班^的精確流量控制下，在所述高溫~型層上變流量生長(zhǎng)超晶格多量子阱圓I層，所述超晶格多量子阱圓I層中11?源的流量曲線與所需達(dá)到的能級(jí)曲線相對(duì)應(yīng)，所述11?源的流量曲線呈一梯形；
[0011]83.在所述超晶格多量子阱圓I層上生長(zhǎng)？型&^層。
[0012]作為本發(fā)明的高亮度基120的圓I結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法的改進(jìn)，所述圓I的能階曲線與MFC控制下實(shí)際流量曲線的變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。
[0013]作為本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法的改進(jìn)，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過(guò)渡。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種根據(jù)如上所述的生長(zhǎng)方法獲得的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)，其依次包括:襯底、GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層、超晶格多量子阱MQW層、P型GaN層。
[0015]作為本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過(guò)渡。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法通過(guò)MFC精確控制TMIn的流量來(lái)變流量生長(zhǎng)有源層MQW，可得到具有更均勻變化的能階的有源層MQW，致使載流子在量子阱中分布更均衡，達(dá)到了降低Droop效應(yīng)，提高發(fā)光效率的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)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。
[0018]圖1為本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法的一【具體實(shí)施方式】的方法流程示意圖；
[0019]圖2為超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線的示意圖；
[0020]圖3為MFC控制下阱生長(zhǎng)實(shí)際溫度曲線的示意圖；
[0021 ] 圖4為MQW的能階曲線；
[0022]圖5為本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)的平面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法，該生長(zhǎng)方法包括如下步驟:
[0025]S1.在襯底上依次生長(zhǎng)GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層；
[0026]S2.在MFC的精確控制下，在所述高溫N型GaN層上變流量生長(zhǎng)超晶格多量子阱MQff層，所述超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線與MQW能級(jí)曲線相對(duì)應(yīng)，所述TMIn源的流量曲線呈一梯形；
[0027]S3.在所述超晶格多量子阱MQW層上生長(zhǎng)P型GaN層。
[0028]其中，步驟SI中，在襯底上依次生長(zhǎng)GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層可采用常規(guī)方法進(jìn)行生長(zhǎng)，所述襯底可以為藍(lán)寶石襯底。
[0029]步驟S2中，MFC為質(zhì)量流量計(jì)的英文縮寫，其采用感熱式測(cè)量方式。
[0030]質(zhì)量流量計(jì)(MFC)是采用感熱式測(cè)量，通過(guò)分體分子帶走的分子質(zhì)量多少?gòu)亩鴣?lái)測(cè)量流量，因?yàn)槭怯酶袩崾綔y(cè)量，所以不會(huì)因?yàn)闅怏w溫度、壓力的變化從而影響到測(cè)量的結(jié)果，是一種準(zhǔn)確、快速、可靠、高效、穩(wěn)定、靈活的流量測(cè)量?jī)x表。同時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)的流量變化是線性的，根據(jù)量子阱的能級(jí)設(shè)計(jì)，可通過(guò)設(shè)定不同的流量變化區(qū)間值來(lái)達(dá)到控制MQW層特殊生長(zhǎng)的目的。
[0031]從而，由于MFC的精準(zhǔn)度很高，可以通過(guò)變流量來(lái)精確控制有源層MQW中每一步的In含量，從而可以達(dá)到控制能階變化均勻的目的。如此，通過(guò)更均勻變化一致的能階，致使載流子在量子阱中分布更均衡，提高電子與空穴的輻射復(fù)合效率，降低了 Droop效應(yīng)，提高了 MQW的發(fā)光效率。具體地，所述超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線與能級(jí)曲線相對(duì)應(yīng)，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過(guò)渡。
[0032]如圖2、3所示，圖2為超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線的示意圖，由圖可知，所述TMIn源的流量曲線呈一梯形；與之相對(duì)應(yīng)地，圖3為MFC控制下阱生長(zhǎng)實(shí)際溫度曲線的示意圖，對(duì)波長(zhǎng)集中度影響小。
[0033]如圖4所示，在上述MFC控制下的實(shí)際流量曲線的條件下，相應(yīng)的能階變化均勻，其中，所述MQW的能階曲線與MFC控制下實(shí)際流量曲線的變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。
[0034]步驟S3中，在所述超晶格多量子阱MQW層上生長(zhǎng)P型GaN層時(shí)，可采用常規(guī)的生長(zhǎng)方法。
[0035]如圖5所示，基于所述高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法，本發(fā)明還提供一種高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)，該高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)依次包括:襯底10、GaN成核層20、非摻雜GaN層30、高溫N型GaN層40、超晶格多量子阱MQW層50、P型GaN層60。其中，所述超晶格多量子阱MQW層50具有均勻的能階過(guò)渡。
[0036]綜上所示，本發(fā)明的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法通過(guò)MFC精確控制TMIn的流量來(lái)變流量生長(zhǎng)有源層MQW，可得到具有更均勻變化的能階的有源層MQW，致使載流子在量子阱中分布更均衡，達(dá)到了降低Droop效應(yīng)，提高發(fā)光效率的目的。
[0037]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0038]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)方法包括如下步驟: 51.在襯底上依次生長(zhǎng)GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層； 52.在MFC的控制下，在所述高溫N型GaN層上變流量生長(zhǎng)超晶格多量子阱MQW層，所述超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線與MQW能級(jí)曲線相對(duì)應(yīng)，所述TMIn源的流量曲線呈一梯形； 53.在所述超晶格多量子阱MQW層上生長(zhǎng)P型GaN層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述MQff的能階曲線與MFC控制下實(shí)際流量曲線的變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過(guò)渡。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的生長(zhǎng)方法獲得高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述MQW結(jié)構(gòu)依次包括:襯底、GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層、超晶格多量子阱MQW層、P型GaN層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高亮度GaN基LED的MQW結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過(guò)渡。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104409589SQ201410621154
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司