一種帶應(yīng)變調(diào)和多量子阱結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光二極管領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶應(yīng)變調(diào)和多量子阱結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外光發(fā)光二極管主要應(yīng)用于紅外線通信、紅外線遙控裝置、傳感器用光源及夜間照明。早期使用液相外延法(LPE)成長使用AlGaAs作為活性層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，難以做出單色性優(yōu)異且發(fā)光波長900nm以上的多量子阱結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種帶應(yīng)變調(diào)和的多量子阱結(jié)構(gòu)紅外發(fā)光二極管，以形成高效率以及單色性優(yōu)異，發(fā)光峰波長在900nm以上的紅外發(fā)光二極管。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種帶應(yīng)變調(diào)和多量子阱結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管，其量子阱層包括具有(InxGai—x)As 或(AlxiGai—χι)γιΙηι—yiAs 的講層、具有(AlxiGai—xi)Asx2P1-x2 或(AlxiGai—xi)Y2 Im_￥2?的勢皇層;其中0<乂、乂1、乂2、￥1、￥2<1;優(yōu)選的，量子阱對數(shù)介于3對到25對之間。
[0006]優(yōu)選的，以三元材料AlGaAs作為覆蓋層。
[0007]優(yōu)選的，所述講層的厚度為3?80nm，大于80nm會(huì)使講層產(chǎn)生缺陷；所述勢皇層的厚度為5?90nm，大于90nm會(huì)使勢皇層產(chǎn)生缺陷。
[0008]優(yōu)選的，其芯片從上到下依次包括P型奧姆電極、ΙΤ0電流擴(kuò)展層(ΙΤ0氧化銦錫電流擴(kuò)散層)、接觸層、P型第一覆蓋層、P型第二覆蓋層、量子阱層、N型第二覆蓋層、N型第一覆蓋層、緩沖層、GaAs襯底、N型奧姆電極。
[0009]優(yōu)選的，所述接觸層為重?fù)诫sC的P型接觸層AlxGai—xAs，其中X介于5%?35%，濃度為介于5E18?3E20原子/厘米。
[0010]優(yōu)選的，所述P型第一覆蓋層為摻雜C的P型第一覆蓋層AlxGapxAs，其中X介于5%?40%，濃度為8E17?6E18原子/厘米；所述P型第二覆蓋層為摻雜C的P型第二覆蓋層AlxGa1-xAs，其中X介于10 %?45 %，濃度為5E17?3E18原子/厘米。
[0011 ]優(yōu)選的，所述N型第二覆蓋層為摻雜Si的N型第二覆蓋層AlxGa^xAs，其中X介于10 %?45 %，濃度為5E17?2E18原子/厘米;所述N型第一覆蓋層為摻雜Si的N型第一覆蓋層AlxGa1-xAs，其中X介于5 %?40 %，濃度為5E17?2E18原子/厘米。
[0012]優(yōu)選的，所述緩沖層為由GaAs構(gòu)成的緩沖層，濃度介于8E17?5E18原子/厘米。
[0013]優(yōu)選的，所述GaAs襯底為摻雜Si的單晶N型GaAs襯底，濃度為介于8E17?3E18原子/厘米。
[0014]本發(fā)明同時(shí)提供一種制備如上所述的帶應(yīng)變調(diào)和多量子阱結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管的方法，使用有機(jī)金屬氣相外延法(0MVPE)成長。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的帶應(yīng)變調(diào)和多量子阱結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管，具有以下優(yōu)勢:本發(fā)明針對舊有液相外延法(LPE)方式，使用AlGaAs做為活性層的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)紅外光發(fā)光二極管，難以成長與襯底GaAs相比晶格常數(shù)差異較大之材料，并且很難形成發(fā)光波長在900nm以上的多量子阱結(jié)構(gòu)，為了解決此一問題，提出使用有機(jī)金屬氣相外延法(OMVPE)成長帶有應(yīng)變調(diào)和之成長方式，在此為阱層使用(InxGa1-x)As或(AlxiGarxdnlm-yiAs材料，與襯底相比為壓應(yīng)變，其厚度為dl，再透過勢皇層(AlxiGamMsx^m或(AlxiGamhlm^P施以與阱層相反的應(yīng)變，其厚度為d2，藉由互相堆棧不同應(yīng)變的兩種材料形成量子阱結(jié)構(gòu)，在分別控制dl及d2的情況下，可以使得總應(yīng)變量互相調(diào)和，最終量子阱晶格與襯底GaAs互相匹配，有效改善晶格錯(cuò)位，減少差排缺陷廣生，進(jìn)而提尚結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。
[0016]利用量子阱應(yīng)變調(diào)和后，晶格與襯底互相匹配，可以有效改善晶格錯(cuò)位的產(chǎn)生，抑制差排缺陷，改善后的結(jié)構(gòu)具有較佳的亮度輸出，且電壓值也較低。
【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的紅外發(fā)光二極管的芯片的簡單結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的量子阱層的簡單結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:
[0021 ] Ι-GaAs襯底，2_緩沖層，3_N型第一覆蓋層，4_N型第二覆蓋層，5_量子阱層，6_P型第二覆蓋層，7-P型第一覆蓋層，8-接觸層，9-1T0電流擴(kuò)展層，10-N型歐姆電極，11-P型歐姆電極，5a_講層，5b_勢皇層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0023]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0024]—種帶應(yīng)變調(diào)和多量子阱結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管，其芯片從上到下依次包括P型歐姆電極11、IT0電流擴(kuò)展層(ΙΤ0氧化銦錫電流擴(kuò)散層)9、接觸層8、P型第一覆蓋層7、P型第二覆蓋層6、量子阱層5、N型第二覆蓋層4、N型第一覆蓋層3、緩沖層2、GaAs襯底1、N型歐姆電極10;所述量子阱包括阱層5a以及勢皇層5b。
[0025]實(shí)施例一
[0026]所述接觸層為重?fù)诫sC的P型接觸層AlxGa!—xAs，其中X為35%，濃度為8E18原子/厘米。
[0027]所述P型第一覆蓋層為摻雜C的P型第一覆蓋層AlxGa^xAs，其中X為15%，濃度為8E17原子/厘米;所述P型第二覆蓋層為摻雜C的P型第二覆蓋層AlxGa!—xAs，其中X為35%，濃度為1E18原子/厘米。
[0028]所述N型第二覆蓋層為摻雜Si的N型第二覆蓋層AlxGa!—xAs，其中X為35%，濃度為1E18原子/厘米;所述N型第一覆蓋層為摻雜Si的N型第一覆蓋層AlxGarxAs，其中X為15%，濃度為6E17原子/厘米。
[0029]所述緩沖層為由GaAs構(gòu)成的緩沖層，濃度為1.5E18原子/厘米。
[0030]所述GaAs襯底為摻雜Si的單晶N型GaAs襯底，濃度為1.2E18原子/厘米。
[0031]所述量子阱層包括阱層和勢皇層，量子阱對數(shù)為12對;阱層使用(In0.15Ga().85)AS，厚度dl為8nm，其材料對襯底GaAs施以壓應(yīng)變。
[0032]勢皇層使用(Al0.1Ga0.gMs0.ssP0.B，厚度d2為24nm，其材料對襯底GaAs施以張應(yīng)變
[0033]在此厚度時(shí)總應(yīng)變調(diào)和與襯底符合，晶格得以互相匹配通入正向電流20mA情況下，正向電壓為1.28V，發(fā)光峰波長為956nm，發(fā)光輸出功率為4.9mW。
[0034]實(shí)施例二
[0035]所述接觸層為重?fù)诫sC的P型接觸層AlxGa!—xAs，其中X為35%，濃度為8E18原子/厘米。
[0036]所述P型第一覆蓋層為摻雜C的P型第一覆蓋層AlxGa^xAs，其中X為15%，濃度為8E17原子/厘米;所述P型第二覆蓋層為摻雜C的P型第二覆蓋層AlxGa!—xAs，其中X為35%，濃度為1E18原子/厘米。
[0037]所述N型第二覆蓋層為摻雜Si的N型第二覆蓋層AlxGa!—xAs，其中X為35 %，濃度為1E18原子/厘米;所述N型第一覆蓋層為摻雜Si的N型第一覆蓋層AlxGarxAs，其中X為15%，濃度為6E17原子/厘米。
[0038]所