一種多量子阱結(jié)構(gòu)及采用該結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多量子阱結(jié)構(gòu)及采用該結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)具有至少一個量子阱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括第一保護層、在第一保護層上的第一過渡層、在第一過渡層上的量子阱層、在量子阱層上的第二過渡層、在第二過渡層上的第二保護層、以及在第二保護層上的量子壘層。
【專利說明】一種多量子阱結(jié)構(gòu)及采用該結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子器件，更詳細地說，涉及可用于III族氮化物半導(dǎo)體器件(如發(fā)光二極管)的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)具有亮度高，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，已被公認(rèn)為第三代照明光源，在近幾年得到大力發(fā)展。在襯底上生長的GaN基外延片，是LED的核心組成部分，決定著LED產(chǎn)品的性能。
[0003]一般來說，LED外延片主要包括襯底，N型導(dǎo)電層，應(yīng)力釋放層，發(fā)光層，電子阻擋層，P型導(dǎo)電層以及P型接觸層。其中發(fā)光層結(jié)構(gòu)及晶體質(zhì)量對半導(dǎo)體器件的光電性能起決定性作用。而以III族氮化物為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件中，由于量子阱層的材料與組分多數(shù)與N型導(dǎo)電層及量子壘層不同，因此會在量子阱層中產(chǎn)生應(yīng)力，使得在量子阱及量子壘的交界面處產(chǎn)生極化電荷形成極化場。該極化場會引起量子阱層中的量子斯塔克效應(yīng)，使得電子與空穴波函數(shù)相分離，減小其光電轉(zhuǎn)換效率，從而降低出光效率。
[0004]目前，量子阱的發(fā)光效率已成為提高III族半導(dǎo)體器件性能的瓶頸，因此減小量子阱中的極化電荷，減弱量子阱中的量子斯塔克效應(yīng)及提高器件的出光效率成為目前技術(shù)研究熱點。中國專利申請案CN1552104A中提及一種減少量子阱中的極化電荷的方法，即在量子阱生長之前插入一層InxGahNAnyGanN超晶格結(jié)構(gòu)，其作用在于釋放量子阱中的應(yīng)力，以減小量子阱中的極化電荷并提高出光效率。中國專利申請案CN102760808 A中公開了一種發(fā)光區(qū)結(jié)構(gòu)，主要是將量子壘層分為三層，兩邊采用GaN材料而中間層采用AlInGaN材料，用以釋放量子阱層中的應(yīng)力。但上述技術(shù)方案中對量子阱中的應(yīng)力釋放并不完全。中國專利申請案CN 102449737A中公開了一種在非極性面或半極性面上生長III族氮化物薄膜的方法，來減小量子阱中的極化電荷。但該方法中在非極性面或半極性面中的量子阱極化電荷很少，其極化場較小，量子阱能帶傾斜減弱，因此要達到相同波長，需要含有更多的In組分，而在非極性面和半極性面上In組分并入效率較低，因此需要更低的生長溫度，如此會惡化量子阱的晶體質(zhì)量。因此有必要進一步減少量子阱層中極化電荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種具有減少量子阱層中極化電荷作用的基于III族氮化物的發(fā)光區(qū)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法。
[0006]本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，由下而上可以依次包括:襯底、緩沖層、N型導(dǎo)電層、應(yīng)力釋放層、發(fā)光區(qū)、電子阻擋層、P型導(dǎo)電層和P型接觸層。N型導(dǎo)電層由η型摻雜的III族氮化物制成；Ρ型導(dǎo)電層由P型摻雜的III族氮化物制成。所述發(fā)光區(qū)具有至少一個量子阱結(jié)構(gòu)，其包括:基于III族氮化物的第一保護層，在第一保護層上的基于III族氮化物的第一過渡層，在第一過渡層上的基于III族氮化物的阱層，在量子阱層上的基于III族氮化物的第二過渡層，在第二過渡層上的基于III族氮化物的第二保護層，以及在第二保護層上的基于III族氮化物的壘層。
[0007]前述量子阱結(jié)構(gòu)中，在阱層與低溫保護層之間插入變溫生長的基于III族氮化物的過渡層，可以有效地減少量子阱層的極化電荷，減弱量子斯塔克效應(yīng)，提高器件量子效率。這種過渡層可消除因量子壘層摻硅引起的附加勢壘，降低工作電壓，提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0008]在本發(fā)明的一些實施例中，發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)包括前述量子阱結(jié)構(gòu)的2~20次的重復(fù)，其中每一次重復(fù)的量子阱結(jié)構(gòu)的生長條件可以相同也可以不同。例如20對量子阱結(jié)構(gòu)中，前10對量子阱結(jié)構(gòu)的周期厚度可以小于后10對量子阱結(jié)構(gòu)的周期厚度，生長溫度也可小于后10對量子阱結(jié)構(gòu)。
[0009]在本發(fā)明的實施例中，所述第一保護層由AlaInbGa1IbN組成(其中O≤a≤1，O 1,0 ^ a+b ^ 1)，其禁帶寬度應(yīng)大于量子阱組成材料的禁帶寬度，可以根據(jù)阱層的材料組分設(shè)定該層的材料組分，使得量子阱層的極化場達到最小。該層厚度為(T5nm，生長環(huán)境為純凈N2或H2或前述組合。該層的生長溫度不低于阱層溫度，且較佳地不高于阱層溫度100度。
[0010]在本發(fā)明的實施例中，所述第一過渡層由AlpInqGamN組成(其中O≤P≤1，O≤q≤1，O≤p+q≤I )，其組分在生長過程中漸變，禁帶寬度不大于第一保護層的禁帶寬度、不小于量子阱層的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸減小。該層的厚度為O飛nm，生長環(huán)境為純凈N2H2或前述組合。在生長過程中，其生長溫度從第一保護層的生長溫度降低到量子阱層溫度，可以根據(jù)得到的組分分布采用相應(yīng)的降溫方式，如線性降溫、二次曲線降溫
坐寸ο
[0011]在本發(fā)明的實施例中，所述子阱層由AlxInyGa1TyN組成(其中O≤x≤1，
l,0^x+y^ 1)，該層的組分可以保持不變，也可以變化，較優(yōu)方案為保持組分以
及其能帶不變化。該量子阱層厚度為(T5nm，生長環(huán)境為純.Ν2、Η2或前述組合。此層生長溫度為70(T90(TC，在生長過程中溫度可以變化也可保持不變。為了便于控制該器件的發(fā)光波長，優(yōu)選方案為在該層中生長溫度保持恒定。
[0012]在本發(fā)明的實施例中，所述第二過渡層由AlpInqGamN組成(其中O≤P≤1，O≤q≤1，0≤p+q≤I)。該層的組分分布可以與第一過渡層保持一致，也可不同。其禁帶寬度不大于第一保護層的禁帶寬度、不小于阱層的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸增大。該第二過渡層厚度為(T5nm，生長環(huán)境為純凈N2、H2或前述組合。在生長過程中，其生長溫度從量子阱層的生長溫度升高到第二保護層，可以根據(jù)組分分布計算該層的組分，并根據(jù)得到的組分分布采用相應(yīng)的升溫方式，如線性升溫、二次曲線升溫等。
[0013]在本發(fā)明的實施例中，所述第二保護層由AlaInbGa1IbN組成(其中O≤a≤1，O ^ b ^ 1,0 ^ a+b ^ 1)，其禁帶寬度應(yīng)大于量子阱組成材料的禁帶寬度。該層可以根據(jù)量子阱層的材料組分設(shè)定該層的材料組分，使得量子阱層的極化場達到最小。該層厚度為(T5nm，生長環(huán)境為純凈隊、&或前述組合。該層的生長溫度不低于量子阱層溫度、較佳的不高于量子阱溫度100°C。該層的組分分布、厚度、生長溫度可以與第一保護層相同，也可不同。
[0014]在本發(fā)明的實施例中，所述壘層由AleIndGa1IdN組成(O≤c≤1，0≤d≤1，O ^ c+d ^ 1)，其禁帶寬度應(yīng)大于阱層的禁帶寬度。該壘層的組成材料的組分分布是可以變化的，也可以不變。其能帶可以是變化的，也可以不變。該層厚度為(T50nm，生長溫度應(yīng)不低于第二保護層的溫度，生長環(huán)境可以為N2或H2或前述組合；若為H2/N2混合氣體，其優(yōu)選通入H2量應(yīng)隨著生長溫度不同而變化。
[0015]在本發(fā)明的實施例中，量子壘可以不進行摻雜，也可以在生長至該層厚度D(D^O)時進行η型摻雜，并且在生長結(jié)束之前或生長結(jié)束時停止硅摻雜，其摻雜濃度不大于5X1019cm_3。所述摻雜級可以是實際摻雜級也可以是平均摻雜級。優(yōu)選實施例為在生長5nm后開始進行摻雜,而在生長結(jié)束前5nm時停止摻雜,摻雜濃度為2X 1018cnT3。
[0016]在本發(fā)明的一些實施例中，所述壘層采用在阱壘交界面處不摻硅的方法，在降低壘層電阻的同時有效地消除阱壘界面處的附加電阻并減少量子壘中硅雜質(zhì)擴散到量子阱層中，減少硅雜質(zhì)引入的壓應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例。但本發(fā)明可以用許多不同形式體現(xiàn)，不應(yīng)認(rèn)為僅限于此文提出的實施例。提供這些實施例是為了使所公開的內(nèi)容更徹底完整地向本專業(yè)的技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰起見，層和區(qū)的厚度都放大了。在所用的圖中，相同的符號代表相同的元件。在本發(fā)明中，當(dāng)提到一個元件(如一層，區(qū)或襯底)是在另一個元件“上”或者延伸到另一元件“上”，可以是直接在另一個元件“上”或者直接延伸到另一個元件“上”，或者也可有插入元件存在。若提到一個元件直接在另一個元件“上”或直接眼神到另一個元件“上”，表明沒有插入元件存在。
[0018]圖1是本發(fā)明實施例1的示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實施例1中發(fā)光區(qū)5的結(jié)構(gòu)放大圖。
[0020]圖3是本發(fā)明實施例1中量子阱結(jié)構(gòu)的變形I。
[0021]圖4是本發(fā)明實施例1中量子阱結(jié)構(gòu)的變形2。
[0022]圖5是本發(fā)明實施例1中量子阱結(jié)構(gòu)的變形3。
[0023]圖6是本發(fā)明實施例2的示意圖。
[0024]圖7是本發(fā)明實施例2中的發(fā)光區(qū)15的結(jié)構(gòu)放大圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明所述的多量子阱結(jié)構(gòu)及采用該結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管進行詳細說明。
[0026]實施例1
下面將參考圖1-2說明本發(fā)明的實施例1。
[0027]請參看圖1，發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)可以依次包括襯底1、緩沖層2、N型導(dǎo)電層3、應(yīng)力釋放層4、發(fā)光區(qū)5、電子阻擋層6、P型導(dǎo)電層7以及P型接觸層8。具體的，襯底I可以選用藍寶石襯底、氮化鎵襯底或硅襯底；緩沖層2材料優(yōu)選采用氮化鎵、氮化鋁材料、鋁鎵氮材料等，厚度可取30nm ；N型導(dǎo)電層3優(yōu)選為氮化鎵，也可采用鋁鎵氮材料，硅摻雜優(yōu)選濃度為2X IO19CnT3 ;應(yīng)力釋放層4優(yōu)選為InGaN/GaN交替生長的超晶格結(jié)構(gòu)，生長溫度為750°C，在純凈N2環(huán)境中生長，起到增加發(fā)光區(qū)5的V-pits以及部分釋放量子阱層中應(yīng)力的作用；在N型導(dǎo)電層3與應(yīng)力釋放層4之間還可以插入電流擴展層9，該層優(yōu)選鋁鎵氮材料，電子經(jīng)過N型導(dǎo)電層3后進行在該層橫向擴展并隨后流入發(fā)光區(qū)，起到增加發(fā)光面積的作用；發(fā)光區(qū)5具有至少一個量子阱結(jié)構(gòu)10，優(yōu)選為具有15個量子阱的重復(fù)結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)下面將結(jié)合圖2進行詳細說明；P型電子阻擋層6優(yōu)選采用鋁鎵氮材料，生長溫度為750^9500C，優(yōu)選生長溫度為800°C，厚度5(T200nm，優(yōu)選厚度為150nm，該層阻擋電子進入P型層與空穴復(fù)合，可采用鋁組分漸變的方式生長；P型導(dǎo)電層7和P型接觸層8的摻雜濃度優(yōu)選分別為 I X IO20Cm 3 和 I X IO21Cm 3。
[0028]請參看圖2，量子阱結(jié)構(gòu)10包括第一保護層10a、第一過渡層10b、阱層10c、第二過渡層IOd第二保護層IOe以及壘層IOf。
[0029]第一保護層IOa及第二保護層IOe由AlaInbGa1^bN組成(O≤a≤1，0≤b≤1，O ^ a+b ^ 1)，厚度為(T5nm。優(yōu)選的，GaN材料(即a=b=0)，厚度為2nm，生長環(huán)境為純凈N2。此兩層的生長溫度應(yīng)不低于量子阱層溫度，不高于量子阱溫度100°C，優(yōu)選生長溫度為800°C。該層主要保護量子阱層及過渡層的In組分不被高溫分解。[0030]第一過渡層IOb及第二過渡層IOd由AlpInqGamN組成(其中O < p≤I，O ^ q ^ I,O ^ p+q ( I)，厚度為O~5nm,優(yōu)選均取2nm,生長環(huán)境為純凈N2。其中，第一過渡層IOb的禁帶寬度不大于第一保護層IOa的禁帶寬度，不小于阱層IOc的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸減小；第二過渡層IOd的禁帶寬度不大于第二保護層IOe的禁帶寬度，不小于阱層的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸增大。較佳的，第一過渡層IOb在生長過程中由第一保護層IOa的能帶分布漸變到講層IOc的能帶分布,第二過渡層IOd由講層IOc的能帶分布漸變到第二保護層IOe的能帶分布。在外延生長過程中，第一過渡層IOb的生長溫度從第一保護層IOa的生長溫度降低到阱層IOc的生長溫度，第二過渡層IOd的生長溫度從阱層生長溫度升溫至第二保護層的生長溫度，可以采用任何降溫/升溫方式，如線性降溫/升溫。該兩層可以根據(jù)量子阱層和第一、第二保護層的能帶分布來計算該層的組分，使得量子阱層中的極化電荷達到最小，從而減小量子阱層的極化場，提高出光效率，并且減少droop效應(yīng)。
[0031]阱層IOc由AlxInyGanyN組成(其中O≤X≤1，O≤y≤1，O≤x+y≤1)，厚度為(T5nm，優(yōu)選為2nm，生長環(huán)境為純凈N2,生長溫度為70(T900°C，優(yōu)選溫度為750°C并且保持恒定。
[0032]壘層IOf由AlcIndGa1TdN組成(其中O < c≤1，0≤d≤1，0≤c+d≤1)，厚度為(T50nm，優(yōu)選為20nm，生長溫度不低于第二保護層IOe的溫度，優(yōu)選生長溫度為850°C。生長環(huán)境可以為H2 /N2混合氣體，H2和N2比例為0〈Η2/Ν2 ( I，優(yōu)選通入H2量為10L，通入H2可以提高該量子壘層的晶格質(zhì)量，減少位錯及缺陷。壘層IOf可以不進行摻雜，也可以在生長至該層厚度D(DSO)進時進行η型摻雜，并且在生長結(jié)束之前或生長結(jié)束時停止硅摻雜，其摻雜濃度不大于5Χ 1019cnT3，摻雜級可以是實際摻雜級也可以是平均摻雜級。本實施例提供的優(yōu)選方案為在生長5nm后開始進行摻雜，而在生長結(jié)束前5nm時停止摻雜，摻雜濃度為2X1018cm_3。主要作用為降低壘層電阻的同時有效消除阱壘界面處的附加電阻并減少量子壘中硅雜質(zhì)擴散到量子阱層中，減少硅雜質(zhì)引入的壓應(yīng)力。
[0033]變形I
在前述發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)5還可以采用圖3所示的量子阱40結(jié)構(gòu)。在本結(jié)構(gòu)中，量子阱40包括:第一保護層40a、阱層40c、第二過渡層40d、第二保護層40e以及壘層40f，即直接在第一保護層40a上形成阱層40c。
[0034]第一保護層40a由AlaInbGa1IbN組成(O≤a≤1，0≤b≤1，0≤a+b≤1)，厚度DaS O < Da≤5nm。優(yōu)選的，GaN材料(即a=b=0)，厚度為lnm，生長環(huán)境為純凈N2。此兩層的生長溫度應(yīng)不低于量子阱層溫度，不高于量子阱溫度100°C，優(yōu)選生長溫度為750°C。該層主要保護量子阱層及過渡層的In組分不被高溫分解。
[0035]講層40c 由 AlxInyGa1IyN 組成(O≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤ I,OS x+y ≤I),厚度 Dc 為O < D?！?nm,優(yōu)選為2nm，生長環(huán)境為純凈N2,生長溫度為70(T900°C，優(yōu)選溫度為750°C并且保持恒定。
[0036]變形2
在前述發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)5還可以采用圖4所示的量子阱50結(jié)構(gòu)。在本結(jié)構(gòu)中，量子阱50包括:第一保護層50a、第一過渡層50b、阱層50c、第二保護層50e以及壘層50f，即直接在阱層50c上形成第二保護層50e。
[0037]講層50c 由 AlxInyGa1IyN 組成(O ≤χ≤Ι,Ο≤Ι,Ο≤x+y ≤I),厚度 Dc 為O < D?！?nm,優(yōu)選為2nm，生長環(huán)境為純凈N2,生長溫度為70(T900°C，優(yōu)選溫度為750°C并
且保持恒定。
[0038]第二保護層50e 由 AlaInbGa1IbN 組成(O ≤ a ≤ 1，0 ≤ b ≤ 1,0 ≤ a+b≤ 1)，厚度De為O < De≤5nm。優(yōu)選的，GaN材料(即a=b=0)，厚度為2nm，生長環(huán)境為純凈N2。此層的生長溫度應(yīng)不低于量子阱層溫度，不高于量子阱溫度10(TC，優(yōu)選生長溫度為750°C。該層主要保護量子阱層及過渡層的In組分不被高溫分解。
[0039]變形3
在前述發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)5還可以采用圖5所示的量子阱60結(jié)構(gòu)。在本結(jié)構(gòu)中，量子阱60包括:第一保護層60a、第一過渡層60b、第二過渡層60d、第二保護層60e以及壘層60f，即阱層的厚度為O。
[0040]第一過渡層60b及第二過渡層60d由AlpInqGamN組成(O≤p≤1，OSqSl,O≤p+q≤1)，厚度D為O < D≤5nm,優(yōu)選均取3nm，生長環(huán)境為純凈N2。其中，第一過渡層60b的禁帶寬度不大于第一保護層60a的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸減?。坏诙^渡層60d的禁帶寬度不大于第二保護層60e的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸增大。較佳的，第一過渡層60b在生長過程中由第一保護層60a的能帶分布漸變到設(shè)定分布，第二過渡層60d由設(shè)定分布漸變到第二保護層60e的能帶分布，此設(shè)定分布由設(shè)定發(fā)光波長得出。在外延生長過程中，第一過渡層60b的生長溫度從第一保護層60a的生長溫度降低到設(shè)定溫度，第二過渡層60d的生長溫度從設(shè)定溫度升溫至第二保護層的生長溫度，此設(shè)定溫度由設(shè)定的發(fā)光波長得出，可以采用任何降溫/升溫方式，如線性降溫/升溫。該兩層可以根據(jù)設(shè)定的發(fā)光波長和第一、第二保護層的能帶分布來計算該層的組分，使得量子阱層中的極化電荷達到最小，從而減小量子阱層的極化場，提高出光效率，并且減少droop效應(yīng)。
[0041]實施例2
下面將參考圖6說明本發(fā)明的實施例2，圖6中所述發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)包括襯底11，在襯底11上的緩沖層12，在緩沖層12上的N型導(dǎo)電層13，在N型導(dǎo)電層13上的應(yīng)力釋放層14，在應(yīng)力釋放層上發(fā)光區(qū)15，發(fā)光區(qū)15分為15a和15b兩部分。還包括在發(fā)光區(qū)15上的P型電子阻擋層16，在電子阻擋層16上的P型導(dǎo)電層17，以及在P型導(dǎo)電層17上的P型接觸層18。上述結(jié)構(gòu)中，除發(fā)光區(qū)15以外，其它各層結(jié)構(gòu)及制作方法可以參考實施例I中描述。
[0042]發(fā)光區(qū)15中第一部分15a包括具有9對量子阱結(jié)構(gòu)20、量子阱結(jié)構(gòu)30的周期重復(fù)結(jié)構(gòu)。發(fā)光區(qū)15中的量子阱結(jié)構(gòu)20如圖7所示，包括第一保護層20a、第一過渡層20b、阱層20c、第二過渡層20d、第二保護層20e以及壘層20f。
[0043]在發(fā)光區(qū)第一部分15a上有發(fā)光區(qū)第二部分15b，具有10個量子阱結(jié)構(gòu)30的重復(fù)結(jié)構(gòu)。發(fā)光區(qū)15中的量子阱結(jié)構(gòu)30如圖7所示，包括第一保護層30a、第一過渡層30b、阱層30c、第二過渡層30d、第二保護層30e以及壘層30f。量子阱結(jié)構(gòu)30中各層生長參數(shù)可參照實施例1中量子阱結(jié)構(gòu)中各層的生長參數(shù)。
[0044]在本實施例中，量子講結(jié)構(gòu)20的生長條件與量子講30相同，該生長條件包括生長壓力，生長氣流，生長溫度，生長所使用的MO源及摻雜源。但量子阱結(jié)構(gòu)20中各層的厚度不等于量子阱結(jié)構(gòu)30中相對應(yīng)層的厚度。本實施例提供的優(yōu)選方案是量子阱結(jié)構(gòu)20中各層的厚度等于量子阱結(jié)構(gòu)30中相對應(yīng)層的厚度的1/3。量子阱結(jié)構(gòu)20發(fā)出的光的主波長約400nm，且發(fā)光效率遠小于量子阱結(jié)構(gòu)30的發(fā)光效率。量子阱結(jié)構(gòu)20主要作用為釋放量子阱結(jié)構(gòu)30中量子阱層的應(yīng)力，減小其極化場并提高發(fā)光效率。量子阱結(jié)構(gòu)20中壘層20f的厚度越小，在量子阱結(jié)構(gòu)30中壘層30f的硅摻雜可以越高，優(yōu)選摻雜濃度為IX 1019cm_3。
[0045]在附圖和說明書中，公開了本發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，雖然使用了具體術(shù)語，但這些術(shù)語的使用僅僅為了具體說明本發(fā)明，而不是為了起限制作用，本發(fā)明的范圍在以上權(quán)利要求中闡述。
【權(quán)利要求】
1.一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其中至少一個量子阱結(jié)構(gòu)包括:基于III族氮化物的第一保護層、在第一保護層上的基于III族氮化物的第一過渡層，在第一過渡層上的基于III族氮化物的阱層，在量子阱層上的基于III族氮化物的第二過渡層，在第二過渡層上的基于III族氮化物的第二保護層，以及在第二保護層上的基于III族氮化物的壘層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一保護層或第二保護層由AlaInbGa1IbN組成，其中O≤a≤1，0≤b≤1,0 ≤a+b ≤I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一保護層、第二保護層厚度為 n、m,其中 O ≤n≤5nm、0 ≤ m≤ 5nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一保護層禁帶寬度不小于第一過渡層中組成材料的禁帶寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二保護層禁帶寬度不小于第二過渡層中組成材料的禁帶寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一過渡層或第二過渡層由 AlpInqGa1^qN 組成，其中 0≤p≤l,0≤q≤l,0≤ p+q ≤1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一過渡層或第二過渡層厚度為i、j，其中O≤i≤5nm、0 ≤ j ≤5nm，且i、j不同時為O。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一過渡層在生長過程中，其生長溫度從第一保護層生長溫度降低到阱層生長溫度，采用單調(diào)下降的方式降溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二過渡層在生長過程中，其生長溫度從阱層生長溫度升高到第二保護層生長溫度，采用單調(diào)上升的方式升溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一過渡層的禁帶寬度不大于第一保護層的禁帶寬度且不小于阱層的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二過渡層的禁帶寬度不大于第二保護層的禁帶寬度且不小于阱層的禁帶寬度，并且在生長過程中逐漸增大。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述阱層由AlxInyGa1^N組成，其中 O≤x≤1，0≤y ≤1,0≤x+y ≤1。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述阱層厚度為O-50nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壘層由AlcJndGa1TdN組成，其中O≤c≤1，0≤d≤1，0≤c+d≤1。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壘層厚度為0-50nm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壘層為全部摻雜或部分摻雜，其摻雜濃度不大于5 X 1019cm-3。
17.一種發(fā)光二極管，包括:N型導(dǎo)電層、P型導(dǎo)電層及夾在兩者之間的發(fā)光區(qū)，其特征在于:所述發(fā)光層包含權(quán)利要求1至16中任一權(quán)利要求所述的多量子阱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L33/00GK103872198SQ201410110224
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】劉志彬, 陳沙沙, 張東炎, 劉曉峰, 王篤祥 申請人:天津三安光電有限公司