本發(fā)明涉及發(fā)光二極管，特別涉及一種led外延片、led芯片及l(fā)ed外延片的制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，algainp四元高亮度發(fā)光二極管（light?emitting?diode，led）得到了廣泛應(yīng)用，該材料與傳統(tǒng)的gap、gaas和gaalas材料相比具有直接躍遷帶隙寬、發(fā)光效率高、電流承受能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好及耐溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，在信號燈、車用內(nèi)外指示燈、交通燈、手機(jī)、電子儀表、戶內(nèi)外顯示、信息處理、通訊等領(lǐng)域起著越來越重要的作用。

2、目前的algainp四元高亮度發(fā)光二極管的常用結(jié)構(gòu)包括襯底、dbr布拉格反射鏡、n型電子層、n型電子阻擋層、有源層、p型空穴阻擋層、p型電子層、p型窗口層，其中p型窗口層的主要組分為gap摻mg，主要起電流擴(kuò)展層的作用。

3、但是，在發(fā)光二極管工作時(shí)，電流通過p型窗口層進(jìn)行橫向擴(kuò)展，在此過程中將電流注入有源層。由于主要組分為gap的p型窗口層的電流擴(kuò)展能力有限，p型電流擴(kuò)展層在p型電極下方附近的區(qū)域電流密度較高，而離p型電極較遠(yuǎn)的區(qū)域電流密度較低，導(dǎo)致整體的電流注入效率偏低，降低了led的出光效率，而且主要組分為gap的p型窗口層的厚度通常設(shè)置得比較厚，對出射光線的吸收程度較大，進(jìn)一步降低了發(fā)光二極管的出光效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的是提供一種led外延片、led芯片及l(fā)ed外延片的制備方法，旨在對p型窗口層進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提高p型窗口層的電流注入效率和降低p型窗口層的吸光程度，實(shí)現(xiàn)提高發(fā)光二極管的出光效率的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種led外延片，包括襯底、外延層，外延層設(shè)于襯底的一側(cè)，外延層包括依次堆疊設(shè)置的n型電子層、n型電子阻擋層、有源層、p型空穴阻擋層、p型空穴層和p型窗口層，p型窗口層包括兩個(gè)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)和夾設(shè)于兩個(gè)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)之間的沿堆疊方向呈周期性分布的超晶格單元，隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括依次堆疊設(shè)置的p型摻雜inp子層、未摻雜inp子層、n型摻雜inp子層，超晶格單元包括依次堆疊設(shè)置的alxp子層和ga1-xp子層，其中，x的取值范圍為0.5≤x＜1。

4、進(jìn)一步地，所述alxp子層和所述ga1-xp子層的摻雜源均為mg或zn。

5、進(jìn)一步地，所述alxp子層和所述ga1-xp子層的摻雜源的濃度為5.0×1018atoms/cm3~1.0×1020atoms/cm3。

6、進(jìn)一步地，所述超晶格單元的厚度為50nm~100nm。

7、進(jìn)一步地，所述p型摻雜inp子層的摻雜源為mg，所述n型摻雜inp子層的摻雜源為si。

8、進(jìn)一步地，所述p型摻雜inp子層的摻雜源的濃度為1.0×1019atoms/cm3~1.0×1020atoms/cm3，所述n型摻雜inp子層的摻雜源的濃度為1.0×1017atoms/cm3~1.0×1019atoms/cm3。

9、進(jìn)一步地，所述p型摻雜inp子層的厚度為10nm~50nm，所述未摻雜inp子層的厚度為10nm~50nm，所述n型摻雜inp子層的厚度為10nm~50nm。

10、進(jìn)一步地，所述超晶格單元的周期數(shù)為2~10。

11、第二方面，本發(fā)明還提供了一種led芯片，包括前述的led外延片，以及成形在led外延片上的連接電極。

12、第三方面，本發(fā)明還提供了一種led外延片的制備方法，包括如下步驟：

13、提供一襯底；

14、在所述襯底上生長n型電子層；

15、在所述n型電子層上生長n型電子阻擋層；

16、在所述n型電子阻擋層上生長有源層；

17、在所述有源層上生長p型空穴阻擋層；

18、在所述p型空穴阻擋層上生長p型空穴層；

19、在所述p型空穴層上生長p型窗口層，其中，所述p型窗口層包括兩個(gè)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)和夾設(shè)于兩個(gè)所述隧道結(jié)結(jié)構(gòu)之間的沿堆疊方向呈周期性分布的超晶格單元，所述隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括依次堆疊設(shè)置的p型摻雜inp子層、未摻雜inp子層、n型摻雜inp子層，所述超晶格單元包括依次堆疊設(shè)置的alxp子層和ga1-xp子層，所述x的取值范圍為0.5≤x＜1。

20、本發(fā)明的有益效果至少包括：通過設(shè)置隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，利用隧道結(jié)結(jié)構(gòu)具有的隧道效應(yīng)提高載流子的注入效率，使得更多的載流子能夠穿過p型窗口層而進(jìn)入器件內(nèi)部，同時(shí)通過設(shè)置超晶格單元所形成的超晶格結(jié)構(gòu)，利用超晶格結(jié)構(gòu)具有的特殊的能帶結(jié)構(gòu)和載流子傳輸特性，可以進(jìn)一步促進(jìn)載流子在p型窗口層中的擴(kuò)展和分布，從而有助于減少載流子在p型窗口層中的積累，達(dá)到降低電阻、提高電流擴(kuò)展能力的目的，相比主要組分為gap的p型窗口層通常需要較厚的厚度來確保足夠的電流擴(kuò)展能力和光電轉(zhuǎn)換效率，本申請通過引入可以提高載流子注入效率的隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，以及可以優(yōu)化載流子的傳輸路徑和分布狀態(tài)的超晶格單元所形成的超晶格結(jié)構(gòu)，可以在更薄厚度的p型窗口層下實(shí)現(xiàn)相同的性能，實(shí)現(xiàn)p型窗口層厚度減薄的目的，由此降低器件的電阻和成本。

技術(shù)特征：

1.一種led外延片，其特征在于，所述led外延片包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，所述alxp子層和所述ga1-xp子層的摻雜源均為mg或zn。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的led外延片，其特征在于，所述alxp子層和所述ga1-xp子層的摻雜源的濃度為5.0×1018atoms/cm3~1.0×1020atoms/cm3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，所述超晶格單元的厚度為50nm~100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，所述p型摻雜inp子層的摻雜源為mg，所述n型摻雜inp子層的摻雜源為si。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的led外延片，其特征在于，所述p型摻雜inp子層的摻雜源的濃度為1.0×1019atoms/cm3~1.0×1020atoms/cm3，所述n型摻雜inp子層的摻雜源的濃度為1.0×1017atoms/cm3~1.0×1019atoms/cm3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，所述p型摻雜inp子層的厚度為10nm~50nm，所述未摻雜inp子層的厚度為10nm~50nm，所述n型摻雜inp子層的厚度為10nm~50nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的led外延片，其特征在于，所述超晶格單元的周期數(shù)為2~10。

9.一種led芯片，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的led外延片，以及成形在所述led外延片上的連接電極。

10.一種led外延片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種LED外延片、LED芯片及LED外延片的制備方法，屬于發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，LED外延片包括襯底、外延層，外延層包括依次堆疊設(shè)置的n型電子層、n型電子阻擋層、有源層、p型空穴阻擋層、p型空穴層和p型窗口層，p型窗口層包括兩個(gè)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)和夾設(shè)于兩個(gè)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)之間的沿堆疊方向呈周期性分布的超晶格單元，隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括依次堆疊設(shè)置的p型摻雜InP子層、未摻雜InP子層、n型摻雜InP子層，超晶格單元包括依次堆疊設(shè)置的Al<subgt;x</subgt;P子層和Ga<subgt;1?x</subgt;P子層。本發(fā)明通過在p型窗口層中引入隧道結(jié)結(jié)構(gòu)和超晶格單元所形成的超晶格結(jié)構(gòu)，可以提高載流子的注入效率，降低電阻，提高電流擴(kuò)展能力。

技術(shù)研發(fā)人員：羅城輝,謝志文,陳銘勝,文國昇,金從龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西兆馳半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19