專(zhuān)利名稱：一種采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)及制備方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
III V族寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體具有寬帶隙、高電子遷移率、高熱導(dǎo)率、高硬度、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、較小介電常數(shù)和耐高溫等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此其在高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管、藍(lán)色半導(dǎo)體激光器以及抗輻射、高頻、高溫、高壓等電子電力器件中有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用和巨 大的市場(chǎng)前景。GaN是半導(dǎo)體III族氮化物的基本材料，質(zhì)地堅(jiān)硬，且化學(xué)性質(zhì)異常穩(wěn)定，室溫下不與酸、堿反應(yīng)，不溶于水，具有較高的熔點(diǎn)1700°C。GaN具有優(yōu)秀的電學(xué)性質(zhì)，電子遷移率最高可達(dá)900cm2/ (V s)。n型摻雜的GaN材料很容易得到，但是p型摻雜GaN卻不易得到，P型GaN曾經(jīng)是GaN器件的制約瓶頸。在熱退火技術(shù)提出之后，GaN較容易地實(shí)現(xiàn)了Mg雜質(zhì)的摻雜，目前p型載流子濃度可以達(dá)到IO17 102°/cm3。近十幾年來(lái)，采用緩沖層的外延技術(shù)和P型摻雜的提高，使得GaN基器件研究重新振興，變?yōu)闊狳c(diǎn)。傳統(tǒng)的LED結(jié)構(gòu)中，通常采用InGaN/GaN(量子阱/量子壘)結(jié)構(gòu)，而在藍(lán)寶石(a -Al2O3)或者碳化硅(SiC)襯底上沿著
方向外延得到的GaN基材料卻存在自發(fā)極化和壓電極化，致使量子阱和量子壘能帶產(chǎn)生嚴(yán)重彎曲，彎曲的勢(shì)壘對(duì)載流子尤其是電子的束縛能力大大降低，當(dāng)注入電流密度很小時(shí)器件內(nèi)量子效率便達(dá)到飽和，注入電流密度進(jìn)一步增加，會(huì)使得電子漏電流變得嚴(yán)重，注入效率變低，從而使得內(nèi)量子效率變低、衰減。已經(jīng)有很多解決措施提出，例如使用Si摻雜的InGaN量子阱作為電流擴(kuò)展層，參閱文獻(xiàn) K C Kim, Y C Choi, D H Kim, “Influence of electron tunneling barriers onthe performance ofInGaN/GaN ultraviolet light emitting diodes，，，Phys. Stat. Sol.A, 2004，2663-2667，雖然器件內(nèi)部電流得到擴(kuò)展，但是阱壘之間極化效應(yīng)未得到緩解，量子壘能帶仍然產(chǎn)生形變，器件依然存在一定的漏電流。Hongping Zhao等提出在傳統(tǒng)InGaN量子講兩側(cè)加入AlGaN或者AlInN薄層，可以大幅度提高量子效率和光功率，參閱文獻(xiàn)Hongping Zhao, Guangyu Liu, Nelson Tansu,“Current injection efficiency induced efficiency-droop in InGaN quantum welllight-emitting diodes” Solid-State Electronics 54(2010) 1119-1124。AlGaN 生長(zhǎng)溫度在1080°C高于InGaN量子阱生長(zhǎng)溫度范圍(650_800°C )，實(shí)際中不易操作，而且薄壘層位置是在量子阱兩側(cè)，作用都是限制漏電流產(chǎn)生，功能上有所重復(fù)，實(shí)際中還會(huì)增加器件的電壓，同時(shí)增加生長(zhǎng)時(shí)間和成本。在中國(guó)專(zhuān)利CN101027792中，提出的LED外延新結(jié)構(gòu)包括緩沖層以及上面的n-Al InN層，有源區(qū)，p-InGaN層，最后在p_GaN層上生長(zhǎng)p_Al InN覆蓋層，此結(jié)構(gòu)雖然使得有源區(qū)的晶體質(zhì)量提高，但是P-AlInN層是在整個(gè)有源區(qū)的之外，而且主要作用不是阻止電子漏電流，因此不能有效地提高器件在大電流密度下的內(nèi)量子效率。
本發(fā)明在傳統(tǒng)InGaN量子阱的一側(cè)或者兩側(cè)加入AlInN薄壘層，此薄壘層(生長(zhǎng)溫度為750-80(TC )與InGaN量子阱的生長(zhǎng)溫度相差不大，容易實(shí)現(xiàn)；而且此薄壘層無(wú)論是位于在量子阱的兩側(cè)還是一側(cè)，都可以有效地提高量子壘勢(shì)壘高度，抑制漏電流的產(chǎn)生，最終會(huì)提高器件的內(nèi)量子效率和輸出光功率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)及制備方法，通過(guò)減小電子漏電流，提高注入效率。發(fā)明概述在通用的InGaN/GaN阱壘基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)在每個(gè)量子阱兩側(cè)或者一側(cè)分別加入比GaN壘帶隙寬度更大的材料，以提高有效勢(shì)壘高度，從而有效抑制量子阱內(nèi)載流子的溢出，達(dá)到提高載流子的注入效率，提高器件內(nèi)量子效率的目的。 比GaN壘帶隙寬度更大的III族氮化物有AlInN和AlGaN等，AlInN和AlGaN相比=AlGaN生長(zhǎng)溫度高于量子阱生長(zhǎng)溫度，不容易進(jìn)行生長(zhǎng)控制，因此本發(fā)明選擇更易生長(zhǎng)的AlInN。當(dāng)AlxIrvxN中的X的取值范圍是0.74彡X彡I時(shí)，帶隙寬度大于GaN帶隙寬度。發(fā)明詳述本發(fā)明采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案如下一種采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)，包括襯底層上依次是成核層、緩沖層、N型導(dǎo)電層、多量子阱層和P型導(dǎo)電層，在N型導(dǎo)電層上和P型導(dǎo)電層上分別是歐姆接觸層，其特征在于，所述的多量子阱層是2-25個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為2-25nm厚的InGaN阱和8_40nm厚的GaN壘，至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN講之間生長(zhǎng)有厚度為0. 5nm-40nm的AlxIrvxN薄魚(yú)層,所述AlxIrvxN薄魚(yú)層中的x取值范圍:0. 74 ^ X ^ I0所述成核層為GaN層，厚度為5nm-50nm。所述的緩沖層為非摻雜GaN層，厚度為liim-180iim。所述的N型導(dǎo)電層為N型GaN層，厚度為0. 2 ii m_6 ii m ;所述的P型導(dǎo)電層為P型GaN 層，厚度為 150nm-400nm。所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，是指在InGaN阱的靠近N型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層。所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，是指在InGaN阱的靠近P型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層。所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，是指在InGaN阱的兩側(cè)，且在鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層。本發(fā)明確定上述X取值所根據(jù)有關(guān)計(jì)算方法及公式簡(jiǎn)要說(shuō)明如下所述的AlxIrvxN薄壘層，其禁帶寬度可以表達(dá)為Eg(AlxIn1^N) = x 6. 138+(l_x) 0. 711_7x (l~x)
GaN壘的禁帶寬度為Eg (GaN) = 3. 435eV,欲使AlxIrvxN起到提高量子壘有效勢(shì)壘高度的作用，必須使得AlxIrvxN禁帶寬度大于GaN的禁帶寬度Eg (AlxIrvxN) > Eg (GaN)，即X 6. 138+(1-x) 0. 711_7x (l_x) > 3. 435解上述不等式，得x范圍0. 74≤x≤I。一種本發(fā)明所述的LED結(jié)構(gòu)的制備方法，步驟如下I)在MOCVD反應(yīng)腔室中，氫氣作為載氣，調(diào)節(jié)溫度將襯底層加熱到500°C -1200°C,保持5分鐘，然后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度至500°C _600°C，生長(zhǎng)GaN成核層，厚度為5nm-50nm，然后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度到600°C -1300°C，在GaN成核層上生長(zhǎng)I u m-180 u m厚的非摻雜GaN緩沖層；2)在步驟I)所述的緩沖層上生長(zhǎng)摻Si的N型GaN層，厚度為0. 2iim-6iim，Si的摻雜濃度范圍5 X 1017cnT3-5 X IO19CnT3 ；3)在N型GaN層上生長(zhǎng)多量子阱層多量子阱層是2_25個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為2-25nm厚的InGaN阱和8_40nm厚的GaN壘，至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，按照以上所述排列結(jié)構(gòu)分別生長(zhǎng)GaN壘、InGaN阱和AlxIrvxN薄壘層生長(zhǎng)GaN壘的制備條件是將MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度調(diào)節(jié)至750_950°C，通入金屬有機(jī)源TMGa，生長(zhǎng)GaN壘；生長(zhǎng)InGaN阱將MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度調(diào)節(jié)至650-800°C，通入金屬有機(jī)源TMGa和TMIn，生長(zhǎng)InGaN阱；生長(zhǎng)AlxIrvxN薄壘層的制備條件是將MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度調(diào)節(jié)至750-800°C，同時(shí)關(guān)閉TMGa源，通入TMAl源和TMIn源，生長(zhǎng)厚度為0. 5nm-40nm的AlxIrvxN薄壘層，其中，x取值范圍0. 74 ^ x ^ I ；4)調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度至800°C-1200°C，在多量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層，厚度為 150nm-400nm, Mg 慘雜濃度為 5 X IO19Cm 3_5 X 102Clcm 3 ;5)分別在N型GaN層和P型GaN層上分別制作TiAlNiA U電極，制作成歐姆接觸層。在步驟3)中，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層是指，在InGaN阱的靠近N型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)完GaN壘后生長(zhǎng)AlInN薄壘層，然生長(zhǎng)InGaN量子講。在步驟3)中，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層是指，在InGaN阱的靠近P型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)完GaN壘后生長(zhǎng)InGaN量子阱，然后生長(zhǎng)AlInN薄壘層。在步驟3)中，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層是指，在InGaN阱的兩側(cè)，且在鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層,每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)完GaN壘后生長(zhǎng)AlInN薄壘層，然后生長(zhǎng)InGaN量子阱，最后生長(zhǎng)AlInN薄壘層。本發(fā)明的優(yōu)良效果在于本發(fā)明通過(guò)在每個(gè)量子阱兩側(cè)或者一側(cè)分別加入比GaN壘帶隙寬度更大的材料，提高有效勢(shì)壘高度，抑制量子阱內(nèi)載流子的溢出，提高載流子的注入效率，提高器件內(nèi)量子效率的目的。


圖I是現(xiàn)有的LED結(jié)構(gòu)中，GaN壘和InGaN阱的排列示意圖；圖2是實(shí)施例5的量子講和量子魚(yú)的排列不意圖；圖3是實(shí)施例I的量子講和量子魚(yú)的排列不意圖；圖4是實(shí)施例3的量子講和量子魚(yú)的排列不意圖；圖5是本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)LED結(jié)構(gòu)的模擬對(duì)比結(jié)果，如圖所示，在注入電流密度300A/cnT2下，傳統(tǒng)LED結(jié)構(gòu)的漏電流為96A/cnT2，電流漏過(guò)率為32%;本發(fā)明的具有 AlInN薄壘層的LED結(jié)構(gòu)的AlInN薄壘層的漏電流為14A/cnT2，電流漏過(guò)率為4. 7% ;在圖中的橫坐標(biāo)為漏電流，單位是U m,縱坐標(biāo)為電流密度，單位是A/cnT2。圖7是本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)LED結(jié)構(gòu)的模擬對(duì)比結(jié)果，如圖所示，輸出光功率隨注入電流密度變化的曲線圖，本發(fā)明的具有AlInN薄壘層的LED結(jié)構(gòu)的光功率明顯高于傳統(tǒng)LED結(jié)構(gòu)，在圖中的橫坐標(biāo)為電流密度，單位是A/cnT2，縱坐標(biāo)為輸出光功率，單位是
mWo在圖1-5 中，1、N 型 GaN 層側(cè)；2、P 型 GaN 層側(cè);3、GaN 壘；4、InGaN 阱；5、AlxIni_xN薄壘層；6、襯底層；7、成核層；8、緩沖層；9、N型導(dǎo)電層；10、多量子阱層；11、P型導(dǎo)電層；
12、歐姆接觸層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例I、一種采用Al InN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)，包括襯底層6上依次是厚度為25nm GaN成核層7、厚度為3 u m非摻雜GaN緩沖層8、厚度為4 y m的N型GaN導(dǎo)電層9、多量子阱層10和厚度為180nm的P型GaN導(dǎo)電層11，在N型GaN導(dǎo)電層9和P型GaN導(dǎo)電層11上分別是歐姆接觸層12 ;所述的多量子阱層10是4個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為5nm厚的InGaN阱4和15nm厚的GaN壘3 ;在InGaN阱4的靠近N型GaN層一側(cè)1，且在相鄰GaN壘3和InGaN阱4之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層5，所述AlxIrvxN薄壘層中的x取值為0. 76 ;厚度為I. 5nm。實(shí)施例2、實(shí)施例I所述LED結(jié)構(gòu)的制備方法，具體步驟如下I)在MOCVD反應(yīng)腔室中，氫氣作為載氣，調(diào)節(jié)溫度將襯底層加熱到500°C -1200°C，保持5分鐘，然后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度至500°C -600°C，生長(zhǎng)GaN成核層，厚度為25nm,然后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度到600°C -1300°C，在GaN成核層上生長(zhǎng)3 y m厚的非慘雜GaN緩沖層；2)在步驟I)所述的緩沖層上生長(zhǎng)摻Si的N型GaN層，厚度為4 ii m，Si的摻雜濃度范圍:5X1017cm_3-5X 1019cm_3 ；3)在N型GaN層上生長(zhǎng)多量子阱層多量子阱層是4個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為5nm厚的InGaN阱和15nm厚的GaN壘，在InGaN阱的靠近N型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序首先將溫度調(diào)節(jié)至750-9500C，通入金屬有機(jī)源TMGa，生長(zhǎng)GaN壘；生長(zhǎng)完GaN壘后，將溫度調(diào)節(jié)至750-800°C，同時(shí)關(guān)閉TMGa源，通入TMAl源和TMIn源，生長(zhǎng)I. 5nm厚度的AlxIrvxN薄壘層，x取值0. 76 ；將溫度調(diào)節(jié)至650-80(TC，通入金屬有機(jī)源TMGa和TMIn，生長(zhǎng)InGaN阱。4)調(diào)節(jié)溫度至800°C-1200°C，在多量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層，厚度為200nm，Mg摻雜濃度為 5X 1019cm_3-5X 102Qcm_3 ；5)分別在N型GaN層和P型GaN層上制作TiAlNiAii電極，制作成歐姆接觸層。實(shí)施例3、如實(shí)施例I所述的LED結(jié)構(gòu)，所不同的是在InGaN阱4的靠近P型GaN層一側(cè)2， 且在相鄰GaN壘3和InGaN阱4之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層5。實(shí)施例4、如實(shí)施例2所述的LED結(jié)構(gòu)，所不同的是步驟3)在N型GaN層上生長(zhǎng)多量子阱層多量子阱層是4個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為5nm厚的InGaN阱和15nm厚的GaN壘，在InGaN阱的靠近P型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序首先將溫度調(diào)節(jié)至750-950°C，通入金屬有機(jī)源TMGa，生長(zhǎng)GaN壘；生長(zhǎng)完GaN壘后，將溫度調(diào)節(jié)至650-800 0C，通入金屬有機(jī)源TMGa和TMIn，生長(zhǎng)InGaN阱；最后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度至750-800°C，同時(shí)關(guān)閉TMGa源，通入TMAl源和TMIn源，生長(zhǎng)I. 5nm厚度的AlxIrvxN薄壘層，X取值0. 76。實(shí)施例5、如實(shí)施例I所述的LED結(jié)構(gòu)，所不同的是在InGaN阱4的兩側(cè)，且在鄰GaN壘3和InGaN阱4之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層5，厚度為I. 5nm,所述AlxIrvxN薄壘層中的x取值為0. 75。實(shí)施例6、如實(shí)施例2所述的LED結(jié)構(gòu)，所不同的是步驟3)在N型GaN層上生長(zhǎng)多量子阱層多量子阱層是4個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為5nm厚的InGaN阱和15nm厚的GaN壘，在InGaN阱的兩側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序首先將溫度調(diào)節(jié)至750-950°C，通入金屬有機(jī)源TMGa，生長(zhǎng)GaN壘；生長(zhǎng)完GaN壘后，將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至750_800°C，同時(shí)關(guān)閉TMGa源，通入TMAl源和TMIn源，生長(zhǎng)I. 5nm厚度的AlxIrvxN薄壘層，x取值0. 76 ;然后將溫度調(diào)節(jié)至650-80(TC，通入金屬有機(jī)源TMGa和TMIn，生長(zhǎng)InGaN阱；最后將溫度調(diào)節(jié)至750-8000C，同時(shí)關(guān)閉TMGa源，通入TMAl源和TMIn源，生長(zhǎng)I. 5nm厚度的AlxIrvxN薄壘層，X取值0. 76。
權(quán)利要求
1.一種采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)，包括襯底層上依次是成核層、緩沖層、N型導(dǎo)電層、多量子阱層和P型導(dǎo)電層，在N型導(dǎo)電層上和P型導(dǎo)電層上分別是歐姆接觸層，其特征在于，所述的多量子阱層是2-25個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為2-25nm厚的InGaN阱和8_40nm厚的GaN魚(yú)，至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有厚度為0. 5nm-40nm的AlxIrvxN薄壘層，所述AlxIrvxN薄壘層中的x取值范圍0.74 ≤ X ≤ 1。
2.如權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述成核層為GaN層，厚度為5nm-50nm；所述的緩沖層為非摻雜GaN層，厚度為I ii m-180 u m。
3.如權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的N型導(dǎo)電層為N型GaN層，厚度為0.;所述的P型導(dǎo)電層為P型GaN層，厚度為150nm_400nm。
4.如權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，是指在InGaN阱的靠近N型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層。
5.如權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，是指在InGaN阱的靠近P型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層。
6.如權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，是指在InGaN阱的兩側(cè)，且在鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，具體步驟如下 1)在MOCVD反應(yīng)腔室中，氫氣作為載氣，調(diào)節(jié)溫度將襯底層加熱到500°C-1200°C,保持5分鐘，然后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度至500°C -600°C，生長(zhǎng)GaN成核層，厚度為5nm-50nm，然后調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度到600°C -1300°C，在GaN成核層上生長(zhǎng)I u m-180 u m厚的非摻雜GaN緩沖層； 2)在步驟I)所述的緩沖層上生長(zhǎng)摻Si的N型GaN層，厚度為0.2 y m-6 u m, Si的摻雜濃度范圍:5X 1017cm_3-5X 1019cm_3 ； 3)在N型GaN層上生長(zhǎng)多量子阱層多量子阱層是2-25個(gè)重復(fù)周期且厚度分別為2-25nm厚的InGaN阱和8_40nm厚的GaN壘，至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，按照以上所述排列結(jié)構(gòu)分別生長(zhǎng)GaN壘、InGaN阱和AlxIrvxN薄壘層生長(zhǎng)GaN壘的制備條件是將MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度調(diào)節(jié)至750_950°C，通入金屬有機(jī)源TMGa，生長(zhǎng)GaN壘；生長(zhǎng)InGaN阱將MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度調(diào)節(jié)至650-800°C，通入金屬有機(jī)源TMGa和TMIn，生長(zhǎng)InGaN阱；生長(zhǎng)AlxIrvxN薄壘層的制備條件是將MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度調(diào)節(jié)至750-800°C，同時(shí)關(guān)閉TMGa源，通入TMAl源和TMIn源，生長(zhǎng)厚度為0. 5nm-40nm的AlxIrvxN薄壘層，其中，x取值范圍0. 74 ^ x ^ I ； 4)調(diào)節(jié)MOCVD反應(yīng)腔室中的溫度至800°C-1200°C，在多量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層，厚度為 150nm-400nm, Mg 慘雜濃度為 5 X 1019cm 3-5 X IO20Cm 3 ； 5)分別在N型GaN層和P型GaN層上分別制作TiAlNiAii電極，制作成歐姆接觸層。
8.如權(quán)利要求7所述的LED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在步驟3)中，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層是指，在InGaN阱的靠近N型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)完GaN壘后生長(zhǎng)AlInN薄壘層，然生長(zhǎng)InGaN量子阱。
9.如權(quán)利要求7所述的LED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在步驟3)中，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層是指，在InGaN阱的靠近P型GaN層一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)完GaN壘后生長(zhǎng)InGaN量子阱，然后生長(zhǎng)AlInN薄壘層。
10.如權(quán)利要求7所述的LED結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在步驟3)中，所述至少在InGaN阱的一側(cè)，且在相鄰GaN壘和InGaN阱之間生長(zhǎng)有AlxIrvxN薄壘層是指，在InGaN阱的兩側(cè),且在鄰GaN壘和InGaN阱之間設(shè)置有AlxIrvxN薄壘層，每個(gè)重復(fù)周期的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)完GaN壘后生長(zhǎng)AlInN薄壘層，然后生長(zhǎng)InGaN量子阱，最后生長(zhǎng)AlInN薄壘層。全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用AlInN量子壘提高GaN基LED內(nèi)量子效率的LED結(jié)構(gòu)及制備方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在通用的InGaN/GaN阱壘基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)在每個(gè)量子阱兩側(cè)或者一側(cè)分別加入比GaN壘帶隙寬度更大的材料，即AlxIn1-xN材料，以提高有效勢(shì)壘高度，從而有效抑制量子阱內(nèi)載流子的溢出，從而提高載流子的注入效率，提高器件內(nèi)量子效率的目的。
文檔編號(hào)H01L33/06GK102738340SQ20111008228
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者徐現(xiàn)剛, 曲爽, 李樹(shù)強(qiáng), 王強(qiáng), 王成新 申請(qǐng)人:山東華光光電子有限公司