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      一種led外延結(jié)構(gòu)的制作方法

      文檔序號:6957941閱讀:205來源:國知局
      專利名稱:一種led外延結(jié)構(gòu)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種LED外延結(jié)構(gòu),屬于發(fā)光二極管領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      自GaN基第三代半導(dǎo)體材料的興起,藍(lán)色發(fā)光二級管(LED)的研制成功,發(fā)光強(qiáng)度和白光發(fā)光效率的不斷提高,LED已經(jīng)被公認(rèn)為最有可能進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)光源,因而在近年來成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。外延結(jié)構(gòu)的生長是LED芯片的關(guān)鍵技術(shù),而多量子阱又是外延層的最重要部分, 其決定整個外延層的發(fā)光波長與發(fā)光效率。傳統(tǒng)外延結(jié)構(gòu)如圖1所示,該結(jié)構(gòu)中η型氮化鎵層直接與多量子阱層的量子壘連接,器件的工作電壓較高,因此發(fā)光二極管的總體發(fā)光效率無法得到提高。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種可降低發(fā)光二極管的工作電壓、提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率、并且更有利于電子的注入速度與效率的LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種LED外延結(jié)構(gòu),包括依次設(shè)有的襯底層、過渡層、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、多量子阱層和第三半導(dǎo)體層,所述多量子阱層與第二半導(dǎo)體層連接處為量子阱處設(shè)有第一層量子阱。本發(fā)明的有益效果是由于設(shè)有第一層量子阱,外延結(jié)構(gòu)工作電壓將會下降 0. 15 0. 25V,發(fā)光效率將提高10%以上。這樣更有利于電子的注入速度與效率。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步,所述第一半導(dǎo)體層為u型氮化鎵層,所述第二半導(dǎo)體層為η型氮化鎵層, 所述第三半導(dǎo)體層為P型氮化鎵層。進(jìn)一步,所述多量子阱層包括一層以上的交替連接的量子阱和量子壘,所述多量子阱層的層數(shù)為i,其中,1彡i彡100。進(jìn)一步,所述量子阱的組成為AlJr^GiinN,其中,0 < χ彡1,0 < y ^ 1,0 < x+y ^ 1 ;所述量子壘的組成為GaN。進(jìn)一步,所述過渡層的組成為Ιηχ(^_χΝ,其中,0 < χ彡1。進(jìn)一步,所述第一半導(dǎo)體層為η型未摻雜hxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ < 1。進(jìn)一步,所述第二半導(dǎo)體層為η型摻雜hxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ ^ I0進(jìn)一步,所述η型摻雜InxGai_xN半導(dǎo)體層摻雜元素為Si,摻雜濃度為1 X IO18/ cm3 5 X IO2Vcm3。進(jìn)一步,所述第三半導(dǎo)體層為ρ型摻雜hxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ < 1。進(jìn)一步,所述ρ型摻雜hx(iai_xN半導(dǎo)體層摻雜元素為Be、Mg,摻雜濃度為5 X IO17/ cm3 lX 1023/cm3。


      圖1為傳統(tǒng)LED外延結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為傳統(tǒng)LED外延結(jié)構(gòu)能級圖;圖3為本發(fā)明實(shí)施例一所述的LED外延結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本發(fā)明實(shí)施例一所述的LED外延結(jié)構(gòu)的能級圖;圖5為45mil傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與改進(jìn)結(jié)構(gòu)的I_V曲線圖。附圖中,各標(biāo)號所代表的部件列表如下1、襯底層,2、過渡層,3、u型氮化鎵層,4、n型氮化鎵層,5、量子阱,6、量子壘,7、多
      量子阱層,8、ρ型氮化鎵層
      具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述,所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明,并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖3、4所示,其是本發(fā)明實(shí)施例所示的一種LED外延結(jié)構(gòu)及其能級圖,包括依次設(shè)有的襯底層1、過渡層2、u型氮化鎵層3、η型氮化鎵層4、多量子阱層7和ρ型氮化鎵層8,所述多量子阱層7與η型氮化鎵層4連接處設(shè)有第一層量子阱5,所述多量子阱層 7包括一層以上的交替連接的量子阱5和量子壘6,所述多量子阱層7的層數(shù)為i,其中, 1彡i彡100,所述量子阱5的組成為AlJnyGa1TyN,其中,0<x彡l,0<y< l,0<x+y彡1, 量子壘6的組成為GaN,所述過渡層2的組成為^ixGiVxN,其中,0 < χ彡1,所述u型氮化鎵層3為η型未摻雜hxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ < 1,所述η型氮化鎵層4為η型摻雜InxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ彡1,所述η型氮化鎵層4摻雜元素為S i,摻雜濃度為1 X IO1Vcm3 5 X IO2Vcm3,所述ρ型氮化鎵層8為ρ型摻雜InxGa1^xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ彡1,所述P型氮化鎵層8摻雜元素為Be、Mg,摻雜濃度為5 X IO1Vcm3 1 X IO2Vcm30如圖1、2所示,其是傳統(tǒng)LED外延結(jié)構(gòu)及其能級圖,所述傳統(tǒng)LED外延結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)有的襯底層1、過渡層2、u型氮化鎵層3、η型氮化鎵層4、多量子阱層7和ρ型氮化鎵層8,與本發(fā)明所述的外延結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于沒有第一層量子阱5,多量子阱層與η型氮化鎵層相連接的為量子壘6。如圖5所示,可以清楚體現(xiàn)本發(fā)明所述的LED外延結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)LED外延結(jié)構(gòu),能夠有效的降低器件的工作電壓,45mil芯片在350mA下,改進(jìn)結(jié)構(gòu)的電壓相對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)降低 0. 19V,進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光效率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
      權(quán)利要求
      1.一種LED外延結(jié)構(gòu),包括依次設(shè)有的襯底層、過渡層、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、 多量子阱層和第三半導(dǎo)體層,其特征在于,所述多量子阱層與第二半導(dǎo)體層連接處為量子阱。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述第一半導(dǎo)體層為u型氮化鎵層,所述第二半導(dǎo)體層為η型氮化鎵層,所述第三半導(dǎo)體層為P型氮化鎵層。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述多量子阱層包括一層以上的交替連接的量子阱和量子壘,所述多量子阱層的層數(shù)為i,其中,1 < i ^ 100。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述量子阱的組成為 AlJi^a^N,其中,0 < χ ^ 1,0 < y ^ 1,0 < x+y ^ 1 ;所述量子壘的組成為 GaN。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述過渡層的組成為 LxGiVxN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ彡1。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述第一半導(dǎo)體層為η型未摻雜^ixGiVxN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ彡1。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述第二半導(dǎo)體層為η型摻雜hxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ彡1。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述η型摻雜InxGi^xN半導(dǎo)體層摻雜元素為Si,摻雜濃度為IX 1018/cm3 5X 102°/cm3。
      9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述第三半導(dǎo)體層為ρ型摻雜hxGai_xN半導(dǎo)體層,其中,0 < χ彡1。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述P型摻雜InxGahN半導(dǎo)體層摻雜元素為Be、Mg,摻雜濃度為SXlO1Vcm3 IX l(f7Cm3。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種LED外延結(jié)構(gòu),包括依次設(shè)有的襯底層、過渡層、第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、多量子阱層和第三半導(dǎo)體層,在所述多量子阱層與第二半導(dǎo)體層連接處設(shè)有第一層量子阱。由于設(shè)有第一層量子阱,外延結(jié)構(gòu)工作電壓將會下降0.15~0.25V,發(fā)光效率將提高10%以上。這樣更有利于電子的注入速度與效率。
      文檔編號H01L33/04GK102487114SQ201010572249
      公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
      發(fā)明者艾常濤, 董志江, 靳彩霞 申請人:武漢迪源光電科技有限公司
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