一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片，在圖案化后的n-GaAs襯底上外延生長n-GaAs納米棒核層，然后在n-GaAs納米棒側(cè)壁上依次外延生長n-InAlP限制層，(AlxGa1-x)0.5In0.5P/(AlyGa1-y)0.5In0.5P多量子阱有源層，p-InAlP限制層，p-GaP覆蓋層。其制備方法是：采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法在n-GaAs襯底上外延生長各層。核-多殼層結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了載流子的限制且可抑制載流子在界面處的復(fù)合幾率和散射幾率。LED有源區(qū)層生長在納米棒圓柱形表面，增加了發(fā)光面積，可以大大提高發(fā)光效率。半導(dǎo)體納米棒的非平面的幾何形狀可增加光提取效率，且根據(jù)量子約束效應(yīng)，通過改變納米棒直徑，可以實現(xiàn)多色發(fā)光。
【專利說明】—種AIGalnP發(fā)光二極管外延片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于發(fā)光二極管的外延【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種高效率的AIGalnP的發(fā)光二極管外延片，涉及發(fā)光二極管外延片亮度提高和制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一維納米材料由于其新穎的物理、化學(xué)性質(zhì)在納米器件等諸多領(lǐng)域所展示的潛在的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)今納米材料的前沿和研究熱點(diǎn)。一維納米材料的直徑小，存在顯著的量子尺寸效應(yīng)，特有的吸收、光發(fā)射、光學(xué)非線性性質(zhì)，使其在非線性光學(xué)儀器、分子器件、光電器件、新型電子器件以及半導(dǎo)體技術(shù)等方面有廣泛的應(yīng)用。一維納米材料可以用來制備納米尺度的元器件，如:激光器、發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管等。由于具有較高的發(fā)光效率，半導(dǎo)體納米棒陣列被認(rèn)為是一種理想的發(fā)光材料。另外，由于量子局限效應(yīng)，納米棒具有比體材料更好的發(fā)光性能。以納米棒作為發(fā)光二極管的有源層，可以大大提高發(fā)光效率。納米棒的非平面的幾何形狀可增加光提取效率，且根據(jù)量子約束效應(yīng)，通過改變納米棒直徑，可以實現(xiàn)多色發(fā)光。
[0003]目前紅黃光LED主要采用平面多量子講(multiple quantum well,MQff)結(jié)構(gòu)作為有源層，即在襯底上依次生長量子阱層和量子壘層來形成有源區(qū)，同時這種平面量子阱有源區(qū)也決定了 LED的有效面積，因此發(fā)光面積會受到襯底尺寸的限制?；诩{米棒LED結(jié)構(gòu)中，核-殼結(jié)構(gòu)LED的外表面都是有效發(fā)光面積，可以使襯底得到有效利用。與傳統(tǒng)的平面LEDs相比，納米棒LED有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，擁有低的缺陷密度，準(zhǔn)自由站立，不存在由材料熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的應(yīng)力，在大尺寸的襯底上生長LED時不存在襯底的彎曲問題等。
實用新型內(nèi)容
[0004]為解決以上問題，本實用新型提供一種AIGalnP發(fā)光二極管外延片，其特征在于:所述外延片的結(jié)構(gòu)為:在圖案化后的n-GaAs襯底上外延生長n_GaAs納米棒核層
(1)，然后在n-GaAs納米棒側(cè)壁上依次外延生長η-ΙηΑ1Ρ限制層(2)，(AlxGai_丄.5InQ.5P/(AlyGahUr^P有源層(3)，ρ-ΙηΑ1Ρ限制層(4)，p_GaP覆蓋層(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多殼層結(jié)構(gòu)。
[0005]進(jìn)一步地，所述外延片采用n-GaAs納米棒作為核層，納米棒的長徑比為0.8-5。
[0006]進(jìn)一步地，所述外延片采用η-ΙηΑ1Ρ作為η限制層，η限制層用Si2H6作為η型摻雜源；用ρ-ΙηΑ1Ρ層作為p限制層，p限制層用Cp2Mg作為p型摻雜源。
[0007]進(jìn)一步地，所述外延片采用多量子阱層作為有源層，0〈x〈0.3，0.5〈y〈l，量子阱個數(shù)為5_15個。
[0008]本實用新型還提供一種AIGalnP發(fā)光二極管外延片的制備方法，包括以下步驟:
[0009]1)以圖案化后的n-GaAs襯底作為基板；
[0010]2)在上述基板上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法(M0CVD) —次性依次沉積n-GaAs 納米棒核層，n-1nAlP 限制層，(AlxGai_x) 0.5In0.5P/ (AlyGai_y) 0.5In0.5P 多量子阱有源層，P-1nAlP限制層，p-GaP覆蓋層。
[0011]本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是:采用了 n-GaAs核-多殼層結(jié)構(gòu)。核_多殼層結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了載流子的限制且可抑制載流子在界面處的復(fù)合幾率和散射幾率。另外，由于量子局限效應(yīng)，納米棒具有比體材料更好的發(fā)光性能。LED有源區(qū)層生長在納米棒圓柱形表面，增加了發(fā)光面積，可以大大提高發(fā)光效率。半導(dǎo)體納米棒的非平面的幾何形狀可增加光提取效率，且根據(jù)量子約束效應(yīng)，通過改變納米棒直徑，可以實現(xiàn)多色發(fā)光。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過參照附圖更詳細(xì)地描述本實用新型的示例性實施例，本實用新型的以上和其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中:
[0013]圖1為本實用新型的一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014]在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本實用新型，在附圖中示出了各種實施例。然而，本實用新型可以以許多不同的形式來實施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本實用新型的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0015]在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本實用新型的示例性實施例。
[0016]參考附圖1，本實用新型提供一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片，其特征在于:所述外延片的結(jié)構(gòu)為:在圖案化后的n-GaAs襯底上外延生長n_GaAs納米棒核層(I),然后在n-GaAs納米棒側(cè)壁上依次外延生長η-ΙηΑ1Ρ限制層⑵，(AlxGa1J 0.5In0.5P/(AlyGa1I)a5Ina5P有源層(3)，ρ-ΙηΑ1Ρ限制層(4)，p_GaP覆蓋層(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多殼層結(jié)構(gòu)。
[0017]所述外延片采用n-GaAs納米棒作為核層，納米棒的長徑比為0.8-5。
[0018]所述外延片采用η-ΙηΑ1Ρ作為η限制層，η限制層用Si2H6作為η型摻雜源；用ρ-ΙηΑΙΡ層作為P限制層，P限制層用Cp2Mg作為p型摻雜源。
[0019]所述外延片采用(AlxGa1Ja5Ina5P/(AlyGa1)a5Ina5P多量子阱層作為有源層，0〈χ〈0.3，0.5〈y〈l，量子阱個數(shù)為5-15個。
[0020]本實用新型還提供一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片的制備方法，包括以下步驟:
[0021]I)以圖案化后的n-GaAs襯底作為基板；
[0022]2)在上述基板上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法(MOCVD) —次性依次沉積n-GaAs 納米棒核層，η-ΙηΑ1Ρ 限制層，(AlxGa1J 0.5In0.5P/ (AlyGa1^y) 0.5In0.5P 多量子阱有源層，P-1nAlP限制層，p-GaP覆蓋層。
[0023]以上所述僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型。本實用新型可以有各種合適的更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片,其特征在于:所述外延片的結(jié)構(gòu)為:在圖案化后的n-GaAs襯底上外延生長n_GaAs納米棒核層(I),然后在n_GaAs納米棒側(cè)壁上依次外延生長η-ΙηΑ1Ρ限制層(2)， (AlxGa1JCl5Ina5P/(AlyGa1JCl5Ina5P 有源層⑶，Ρ-ΙηΑΙΡ 限制層(4)，ρ-GaP 覆蓋層(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多殼層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AlGaInP發(fā)光二極管外延片，其特征在于:所述外延片采用n-GaAs納米棒作為核層，納米棒的長徑比為0.8-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AlGaInP發(fā)光二極管外延片，其特征在于:所述外延片采用η-ΙηΑΙΡ作為η限制層，η限制層用Si2H6作為η型摻雜源；用ρ-ΙηΑ1Ρ層作為p限制層，p限制層用Cp2Mg作為P型摻雜源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AlGaInP發(fā)光二極管外延片，其特征在于:所述外延片采用(AlxGa1Jο.5In0.5P/(AlyGa1)0.5In0.5P 多量子阱層作為有源層，0<x<0.3，0.5〈y〈I，量子阱個數(shù)為5-15個。
【文檔編號】H01L33/06GK204102925SQ201420351508
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】田海軍, 馬淑芳, 韓蕊蕊, 關(guān)永莉, 李天保 申請人:山西飛虹微納米光電科技有限公司