發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體的說是一種發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今普遍的LED結(jié)構(gòu)的有源層多為量子阱結(jié)構(gòu)，比起早期的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)來說會有較佳的載子局限能力，因此具有較好的發(fā)光效率。但在大電流(較高電流密度)下，所產(chǎn)生的熱量非常多(即處在高結(jié)溫狀態(tài)下)，此時會產(chǎn)嚴(yán)重的載子溢流現(xiàn)象，能帶系隨之發(fā)生改變，所以采用量子阱結(jié)構(gòu)作為有源層的LED在高溫時會發(fā)生亮度衰減、電壓降低、波長飄移現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種新型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其有源層含有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)與量子阱結(jié)，在大電流操作下(電流密度大于等于3A/mm2)，亮度會比純量子井結(jié)構(gòu)提升I5-20%ο
[0004]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案為:AlInGaP系發(fā)光二極管，包括:n型限制層、p型限制層和夾在兩者之間的有源層。所述有源層含有量子阱結(jié)構(gòu)和帶有摻雜的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)鄰近所述η型限制層，所述量子阱結(jié)構(gòu)近鄰P型限制層。
[0005]優(yōu)選地，所述有源層的發(fā)光波長為560~660nm。
[0006]優(yōu)選地，所述有源層包含m個由皇層和阱層構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中I f m 5 10。
[0007]優(yōu)選地，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)之皇層為AlxGa1 xInP，阱層為AlyGa1 yInP，其中x的范圍為 0.1-0.17，y 的范圍為 0.65-0.75。
[0008]優(yōu)選地，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層厚度為200~220埃，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的阱層厚度為 180~200 埃。
[0009]優(yōu)選地，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層具有P型摻雜，其摻雜濃度為1E17~2E17。
[0010]優(yōu)選地，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層具有η型摻雜，其摻雜濃度為1Ε17~2Ε17。
[0011]優(yōu)選地，所述有源層具有多個雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中靠近所述η型限制層的部分皇層摻雜，其摻雜對數(shù)小于或等于所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)總對數(shù)的1/3。
[0012]優(yōu)選地，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有多對皇層和阱層，所述至少部分皇層的中間區(qū)域具有摻雜，摻雜厚度介于該皇層厚度的1/2~1/3。
[0013]優(yōu)選地，所述量子阱結(jié)構(gòu)的皇層厚度為50~70埃，所述量子阱結(jié)構(gòu)的阱層厚度為40-60 埃。
[0014]優(yōu)選地，所述量子阱結(jié)構(gòu)之皇層為AlzGa1 ζΙηΡ，阱層為GaInP，其中ζ的范圍為0.65?0.75。
[0015]在本發(fā)明中，在有源層中加入雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其具有較寬的井與皇，可以減輕高溫時載子溢流狀況，從而降低亮度衰減；并且在雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層摻雜元素，高溫時會釋放出載子也會有補(bǔ)償效果，相對上也會提升高溫狀態(tài)下的亮度。在本質(zhì)上雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的PL圖譜半高寬比量子井結(jié)構(gòu)來的寬，而較高的半波寬代表著色純度較不佳，因此保留部分量子井以改善此問題。
[0016]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0017]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施的一種發(fā)光二極管的側(cè)面剖視圖。
[0019]圖2~圖5為圖1所示發(fā)光二極管之有源層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的四種摻雜示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號:
100:n型限制層；200:有源層；210:雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)；211:雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層；212:雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的阱層220:量子阱結(jié)構(gòu)；221:量子阱的皇層；222:量子阱的阱層。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0022]請參看附圖1，根據(jù)本發(fā)明實施的一種發(fā)光二極管，至少包括:n型限制層100、有源層200和P型限制層300，其中η型限制層100和ρ型限制層300采用鋁銦磷(AlInP)材料，有源層200位于兩者之間，由一個或多個雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)210和多量子阱結(jié)構(gòu)220組合而成，其發(fā)光波長為560~660nm之可見光波段。
[0023]具體的，雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)210可以取1-10個，其鄰近η型限制層100，由AlxGa1 χΙηΡ皇層211和AlyGa1 yInP阱層212構(gòu)成(x的范圍為0.1-0.17，y的范圍為0.65-0.75)，其中AlxGa1 xInP皇層211具有ρ型(如Mg、Zn等)或η型摻雜(如S1、Te等)，其摻雜濃度為1Ε17~2Ε17，下文將再結(jié)合附圖2~5對具體的摻雜方式進(jìn)行詳細(xì)描述。在本實施例中，雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)210總共6個，AlxGa1 χΙηΡ皇層211的厚度為200~220埃，AlyGa1 yInP阱層212的厚度為180~200埃。
[0024]多量子阱結(jié)構(gòu)220鄰近ρ型限制層300，由AlzGa1 JnP皇層221和GaInP阱層222構(gòu)成(ζ的范圍為0.65-0.75)，其中AlzGa1 JnP皇層221的厚度為50~70埃，GaInP阱層222的厚度為40~60埃。在本實施例中，量子阱的皇層和阱層均未進(jìn)行有意摻雜。
[0025]與常規(guī)發(fā)光二極管之有源層僅由多量子阱構(gòu)成相比，上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)之有源層由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)組合構(gòu)成，其中雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的阱與皇比量子阱更寬，可以減輕高溫時載子溢流狀況，從而降低亮度衰減；并且在雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層摻雜元素，高溫時會釋放出載子也會有補(bǔ)償效果，相對上也會提升高溫狀態(tài)下的亮度。
[0026]與常規(guī)發(fā)光二極管之有源層僅由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成相比，在本質(zhì)上雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的PL圖譜半高寬比量子井結(jié)構(gòu)來的寬，而較高的半波寬代表著色純度較不佳，因此上述發(fā)光二極管之有源層保留部分量子井以改善此問題。
[0027]下面結(jié)合附圖2~5對有源層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體的摻雜方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]請參看附圖2，在本實施方式中，有源層具有6個雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，對所有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層均勾摻雜。
[0029]請參看附圖3，在本實施方式中，有源層具有4~6個雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，只對有源層的部分雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)之皇層進(jìn)行摻雜處理，具體為對靠近所述η型限制層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層均勻摻雜，其摻雜對數(shù)小于或等于所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)總對數(shù)的1/3。
[0030]請參看附圖4，在本實施方式中，對有源層的所有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層摻雜，但各皇層未全部摻雜，只在中間區(qū)域摻雜，摻雜厚度介于該皇層厚度的1/2~1/3，此種摻雜方式能夠更有效的防止摻雜的元素擴(kuò)散到雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的井中，防止形成缺陷中心降低發(fā)光效率，會比均勻摻雜結(jié)構(gòu)來更穩(wěn)定。
[0031]請參看附圖5，在本實施例中，只對有源層的部分雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)之皇層做部分摻雜處理，具體為對靠近所述η型限制層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)皇層的中間區(qū)域摻雜，最少具有4個雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其摻雜對數(shù)小于或等于所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)總對數(shù)的1/3，摻雜厚度介于該皇層厚度的1/2~1/3，此種摻雜方式能夠更有效的防止摻雜的元素擴(kuò)散到雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的井中，防止形成缺陷中心降低發(fā)光效率，會比均勻摻雜結(jié)構(gòu)來更穩(wěn)定，此實施例會較附圖4實施例更為穩(wěn)定。
[0032]很明顯地，本發(fā)明的說明不應(yīng)理解為僅僅限制在上述實施例，而是包括利用本發(fā)明構(gòu)思的所有可能的實施方式。
【主權(quán)項】
1.發(fā)光二極管，包括m型限制層、P型限制層和夾在兩者之間的有源層，其特征在于:所述有源層含有量子阱結(jié)構(gòu)和帶有摻雜的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)鄰近所述η型限制層，所述量子阱結(jié)構(gòu)近鄰P型限制層，減輕注入的電流密度大于等于3A/mm2時的載子溢流狀況。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層的發(fā)光波長為560?660nmo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層包含m個由皇層和阱層構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中I f m 5 10。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層厚度為200-220埃，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的阱層厚度為180~200埃。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)之皇層為AlxGa1 xInP,阱層為 AlyGa1 yInP，其中 x 的范圍為 0.1-0.17，y 的范圍為 0.65-0.75。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層具有P型摻雜，其摻雜濃度為1E17~2E17。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的皇層具有η型摻雜，其摻雜濃度為1Ε17~2Ε17。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述有源層具有多個雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中靠近所述η型限制層的部分皇層摻雜，其摻雜對數(shù)小于或等于所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)總個數(shù)的 1/3。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有多對皇層和阱層，所述至少部分皇層的中間區(qū)域具有摻雜，摻雜厚度介于該皇層厚度的1/2~1/3。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱結(jié)構(gòu)的皇層厚度為50-70埃，所述量子阱結(jié)構(gòu)的阱層厚度為40~60埃。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子阱結(jié)構(gòu)的皇層為AlzGa1 JnP，阱層為GaInP，其中ζ的范圍為0.65~0.75。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管，包括：n型限制層、p型限制層和夾在兩者之間的有源層，其特征在于：所述有源層含有量子阱結(jié)構(gòu)和帶有摻雜的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)鄰近所述n型限制層，所述量子阱結(jié)構(gòu)近鄰p型限制層，以減輕大電流情況下的載子溢流狀況，同時提升發(fā)出光線的色純度。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/06
【公開號】CN105206721
【申請?zhí)枴緾N201510714528
【發(fā)明人】蔡正文, 蒙成, 王晶, 王篤祥, 吳超瑜
【申請人】天津三安光電有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月29日