發(fā)光二極管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光二極管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(英文縮寫為L(zhǎng)ED)是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，其利用半導(dǎo)體PN結(jié)作為發(fā)光結(jié)構(gòu)，近年來(lái)，以GaN為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料受到了人們的廣泛關(guān)注和大力研究，在大功率電子器件領(lǐng)域取得了顯著的優(yōu)勢(shì)，并在近幾年來(lái)取得了突破性的進(jìn)展。
[0003]如附圖1所示，傳統(tǒng)的GaN基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，至少包括:N型層10、有源(MQW)層20、P型電子阻擋層30、低溫P型GaN型40、高溫P型GaN層50和P型接觸層60，以及分別位于P型接觸層60上的P電極70。由于P電極70與外延層的接觸面積較小，當(dāng)器件工作時(shí)，電流容易集中在電極附近而不利與電流的橫向擴(kuò)展，造成電流擁堵現(xiàn)象，因此，隨著電壓的升高，P電極70附近區(qū)域容由于電流的擁堵而易引起發(fā)光器件局部過(guò)熱擊穿。同時(shí)，高溫P型GaN層50的生長(zhǎng)溫度為900?1050°C，該生長(zhǎng)溫度較高，會(huì)對(duì)已經(jīng)生長(zhǎng)完成的MQW層20造成結(jié)構(gòu)內(nèi)損傷，且其厚度為40~300nm，具有吸光性，從而降低了 LED器件的發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中高溫P型GaN層的吸光作用及電流橫向擴(kuò)展能力差造成的電流擁堵現(xiàn)象，改善LED器件的抗靜電能力，提高其發(fā)光效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管，至少包括:N型層、有源層、及位于有源層之上的低溫P型GaN層和P型接觸層，其特征在于:于所述低溫P型GaN層和P型接觸層之間插入一非P型氮化物層，所述非P型氮化物層包括u型氮化物層和η型氮化物層，所述u型氮化物層包括第一 u型氮化物層和能帶高于所述第一 u型氮化物層的第二 u型氮化物層，所述第一 u型氮化物層與第二 u型氮化物層的界面處形成二維電子氣，所述η型氮化物層提高所述二維電子氣濃度。
[0006]優(yōu)選的，所述第一u型氮化物層與所述第二u型氮化物層界面處具有三角形極化帶，所述二維電子氣形成于三角形極化帶內(nèi)，當(dāng)注入電流時(shí)，所述二維電子氣增加電流的橫向擴(kuò)展能力。
[0007]優(yōu)選的，所述第一u型氮化物層材料為u-GaN，第二u型氮化物層材料為U-AlxGa1-XN，η型氮化物層材料為I1-AlyGa1-yN，其中，0<x<l，0<y<l。
[0008]優(yōu)選的，所述U-AlxGapxN材料中，A1組分為5%?35%。
[0009]優(yōu)選的，所述u型氮化物層為一對(duì)或者多對(duì)第一u型氮化物層和第二u型氮化物層。
[0010]優(yōu)選的，所述η型氮化物層中η型雜質(zhì)濃度為2X 117-1 X 1019/cm3。
[00?1 ]優(yōu)選的，所述第一u型氮化物層的厚度為I?30nm。
[0012]優(yōu)選的，所述第二u型氮化物層的厚度為I?25nm。
[0013]優(yōu)選的，所述η型氮化物層的厚度為I?25nm。
[0014]優(yōu)選的，所述低溫P型GaN層、P型接觸層和非P型氮化物層的厚度小于等于ΙΟΟΟΑ。此外，本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管的制備方法，至少包括依次沉積N型層、有源層、低溫P型GaN層、P型接觸層的步驟，其特在于:在沉積P型接觸層之前還包括沉積一非P型氮化物層的步驟，所述非P型氮化物層包括依次沉積的第一 u型氮化物層、第二 u型氮化物層和η型氮化物層，所述第一 u型氮化物層與第二 u型氮化物層的界面處形成二維電子氣，所述η型氮化物層提高所述二維電子氣濃度。
[0015]優(yōu)選的，所述第一u型氮化物層與所述第二u型氮化物層界面處具有三角形極化帶，所述二維電子氣形成于三角形極化帶內(nèi)，當(dāng)注入電流時(shí)，所述二維電子氣增加電流的橫向擴(kuò)展能力。
[0016]優(yōu)選的，所述第一u型氮化物層材料為u-GaN，第二u型氮化物層材料為U-AlxGa1-χΝ，η型氮化物層材料為I1-AlyGa1-yN，其中，0<x<l，0<y<l。
[0017]本發(fā)明至少具有以下有益效果:
(I)使用非P型氮化物層取代高溫P型GaN層，通過(guò)減薄P型層提升發(fā)光二極管的外部光萃取效率。
[0018](2)u型氮化物層中的二維電子氣增加了電流的橫向擴(kuò)展能力，改善電流擁堵引起的器件局部過(guò)熱易擊穿特征，提升LED器件的抗靜電能力。
[0019](3)非P型氮化物層為U-GaNA1-AlxGa1-xN/n-AlyGai—yN三層的設(shè)計(jì)，通過(guò)在二維電子氣與P型接觸層的接口處摻雜，使二維電子氣濃度增加，U-AlxGaixN位于n-AlyGa1-yN與U-GaN，同時(shí)降低了n-AlyGa1-yN中的合金散射對(duì)載流子的影響，從而顯著提高二維電子氣的迀移率。
【附圖說(shuō)明】
[0020]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)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。
[0021]圖1現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管示意圖；
圖2本發(fā)明【具體實(shí)施方式】之發(fā)光二極管示意圖；
圖3本發(fā)明【具體實(shí)施方式】之u型氮化物層能帶圖；
圖4本發(fā)明【具體實(shí)施方式】之發(fā)光二極管制備流程圖；
附圖標(biāo)注:10: N型層；20:有源層；30: P型電子阻擋層;40:低溫P型GaN層；50:高溫P型GaN層;60: P型接觸層60; 70:P電極;80:非P型氮化物層;81:u型氮化物層;811:第一u型氮化物層;812:第二 u型氮化物層;813:三角形極化帶;82: η型氮化物層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]參看附圖2，本發(fā)明中設(shè)計(jì)的一種發(fā)光二極管，至少包括:N型層10、有源層20、位于有源層20之上的低溫P型GaN層40、非P型氮化物層80和P型接觸層60，其中，N型雜質(zhì)為硅、鍺、錫中的任意一種，用于提供電子，P型雜質(zhì)為鈹、鎂、鈣、鍶、鋇中的任意一種，用于提供空穴;有源層20為由InGaN阱層和GaN皇層組成的周期性結(jié)構(gòu)，其周期數(shù)為4?12。低溫P型GaN層40為空穴注入層，位于有源層20之上，減小電子-空穴的有效復(fù)合時(shí)空穴的迀移距離，增加復(fù)合機(jī)率。當(dāng)然，由于電子的迀移率(Mobility)比空穴高10倍(電子迀移率>1500 cm2/vs,空穴〈200 cm2/VS)，因此為降低電子的迀移速率;有源層20與低溫P型GaN層40之間還設(shè)有一 P型電子阻擋層30，其為P型AlGaN材料，調(diào)節(jié)其中Al組份來(lái)阻擋N型層10中電子過(guò)多的迀移至低溫P型層;P型接觸層60材料為GaN，其厚度為10?100A，P型摻雜濃度為為I X 119-1 X1022/cm3o
[0024]更進(jìn)一步的，其中非P型氮化物層80包括u型氮化物層81和η型氮化物層82。11型氮化物層81包括第一 u型氮化物層811和能帶高于第一 u型氮化物層811的第二 u型氮化物層812，第一 u型氮化物層811的材料為u-GaN，第二 u型氮化物層812材料為u-AlxGai—xN，其中，O<x< I。由于第一u型氮化物層811和第二u型氮化物層812勢(shì)能高低的不同及材料極化效應(yīng)的影響，其界面處發(fā)生能帶扭曲現(xiàn)象而形成三角形極化帶813，參看附圖3，u型氮化物層81中電子的背景濃度為5 X 1016