本發(fā)明涉及光通信，具體涉及一種高調(diào)制帶寬高光輸出效率的mini型綠光led。

背景技術(shù)：

1、led光通信技術(shù)的出現(xiàn)緩解了射頻通信頻譜匱乏的問題。光通信因為的高速、高寬帶、低損耗、低干擾的優(yōu)勢，迅速成為了當(dāng)下研究的一個熱點。mini型led，是指尺寸小于200μm的led器件，由于電流拓展性優(yōu)于大尺寸led，隨著led尺寸的減小，led光束的橫向傳播減小，可以獲得更高的發(fā)光效率；且水平方向的電阻減小，合理改善了電流分布，極大地改善了電流拓展效應(yīng)，提高了載流子的復(fù)合效率，進一步提升了帶寬。mini?led高調(diào)制帶寬、大電流密度的優(yōu)勢，讓其常常被選作為led可見光通信中的信源，但由于algan和gan之間的失配應(yīng)力增大所引起的強極化，導(dǎo)致嚴(yán)重的量子約束斯塔克效應(yīng)(qcse)，從而加劇了電子泄漏和非輻射復(fù)合，特別是奧吉爾重組。受到非輻射復(fù)合的影響，現(xiàn)目前水平mini?led的光輸出功率lop很小，低于1mw，插墻效率wpe低于1％，無法滿足長傳輸距離的要求，調(diào)制帶寬及光輸出效率均受到了限制，難以滿足高速率地通信。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的首要目的是提供一種綠光led，其具有高調(diào)制帶寬高光輸出效率，有源區(qū)內(nèi)的載流子濃度分布更加均勻，加速了載流子的擴散運動，載流子輻射重組的概率大大提升，使得輻射復(fù)合的壽命降低，光輸出效率和調(diào)制帶寬進一步提高。

2、本發(fā)明一方面提供一種綠光led，包括依次層疊于襯底上的n型層、多量子阱層、超晶格電子阻擋層、p型層和p型電極；

3、所述多量子阱層包括n個周期的量子阱結(jié)構(gòu)，單個周期的量子阱結(jié)構(gòu)由ingan層、第一gan層、algan插入層和第二gan層依次層疊而成，所述多量子阱層中，algan插入層的al組分沿襯底指向p型層的方向上逐層增大，2≤n≤5；該algan插入層的設(shè)置提高了有效勢壘高度，降低了電子泄露，有效緩解熱電子的移動速度，可以促進載流子的更快擴散，改善電流擁堵作用；

4、所述超晶格電子阻擋層由m個周期的algan/gan疊層和設(shè)置于該疊層上的algan厚層組成，2≤m≤5；該超晶格電子阻擋層的設(shè)置最終將電子的有效勢壘高度增加到最大，空穴有效勢壘高度降低，提升了載流子的注入效益，提升了輻射發(fā)光性能。

5、進一步地，所述多量子阱層中，第一個周期的量子阱結(jié)構(gòu)中algan插入層的al組分為0.04，最后一個周期的量子結(jié)構(gòu)中algan插入層的al組分為0.2，相鄰周期的量子阱結(jié)構(gòu)中algan插入層的al組分的差值恒定。

6、進一步地，單個周期的量子阱結(jié)構(gòu)中，ingan層的厚度為3nm，第一gan層的厚度為3nm，algan插入層的厚度為1～2nm，第二gan層的厚度為3nm。

7、進一步地，所述algan/gan疊層中，algan層的厚度為1～2nm，gan層的厚度為1nm。

8、進一步地，所述algan/gan疊層中，algan層的al組分為0.2。

9、進一步地，所述algan厚層的厚度為3～6nm，algan厚層的al組分為0.2。

10、進一步地，所述p型層為p型gan層。

11、進一步地，所述n型層為n型gan層，所述n型gan層上還設(shè)置有n型電極。

12、進一步地，所述襯底為藍(lán)寶石或碳化硅襯底。

13、進一步地，所述綠光led為mini綠光led。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

15、本發(fā)明通過在多量子阱結(jié)構(gòu)的gan勢壘層中插入algan插入層，形成ingan/gan/algan/gan的單周期結(jié)構(gòu)，同時algan插入層的al組分隨著周期的增加逐層增大，在多量子阱結(jié)構(gòu)上設(shè)置由algan/gan疊層周期和設(shè)置于該疊層周期上的algan厚層組成的超晶格電子阻擋層，提高了有效勢壘高度，降低了電子泄露，有效緩解了熱電子的移動速度，促進載流子的更快擴散，改善電流擁堵作用，最終將電子的有效勢壘高度增加到最大，空穴有效勢壘高度降低。在一實施例中，電子的有效勢壘高度增加到了462.4mev，空穴有效勢壘高度降低至338.2mev，均優(yōu)于常規(guī)結(jié)構(gòu)以及al組分不變的插入勢壘結(jié)構(gòu)，每個量子阱的電子濃度和空穴濃度均得到提高。

16、本發(fā)明提出的在多量子阱結(jié)構(gòu)的gan勢壘層中插入組分逐漸遞增的algan插入層，配合algan/gan疊層周期結(jié)構(gòu)對于載流子的注入效益最大，具有更優(yōu)的輻射發(fā)光性能和更高的調(diào)制帶寬。在一實施例中，在40ma下，光輸出功率達(dá)到222.93mw，效率下降由87％降為48.6％。有源區(qū)內(nèi)部的復(fù)合載流子更多，載流子的輻射復(fù)合幾率就更大，輻射復(fù)合的壽命就更短，相應(yīng)的器件的3db調(diào)制帶寬更高。在一實施例中，在導(dǎo)通電壓為3.86v，60ma下該綠光led的調(diào)制帶寬從76.9mhz提升到93.8mhz。

技術(shù)特征：

1.一種綠光led，其特征在于，包括依次層疊于襯底上的n型層、多量子阱層、超晶格電子阻擋層、p型層和p型電極；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠光led，其特征在于，所述多量子阱層中，第一個周期的量子阱結(jié)構(gòu)中algan插入層的al組分為0.04，最后一個周期的量子結(jié)構(gòu)中algan插入層的al組分為0.2，相鄰周期的量子阱結(jié)構(gòu)中algan插入層的al組分的差值恒定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的綠光led，其特征在于，單個周期的量子阱結(jié)構(gòu)中，ingan層的厚度為3nm，第一gan層的厚度為3nm，algan插入層的厚度為1～2nm，第二gan層的厚度為3nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的綠光led，其特征在于，所述algan/gan疊層中，algan層的厚度為1～2nm，gan層的厚度為1nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的綠光led，其特征在于，所述algan/gan疊層中，algan層的al組分為0.2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的綠光led，其特征在于，所述algan厚層的厚度為3～6nm，algan厚層的al組分為0.2。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的綠光led，其特征在于，所述p型層為p型gan層。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的綠光led，其特征在于，所述n型層為n型gan層，所述n型gan層上還設(shè)置有n型電極。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的綠光led，其特征在于，所述襯底為藍(lán)寶石或碳化硅襯底。

10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5、7至9任一項所述的綠光led，其特征在于，所述綠光led為mini綠光led。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種綠光LED，包括依次層疊于襯底上的n型層、多量子阱層、超晶格電子阻擋層、p型層和p型電極；多量子阱層包括n個周期的量子阱結(jié)構(gòu)，單個周期的量子阱結(jié)構(gòu)由InGaN層、第一GaN層、AlGaN插入層和第二GaN層依次層疊而成，AlGaN插入層的Al組分沿襯底指向p型層的方向上逐層增大；超晶格電子阻擋層由m個周期的AlGaN/GaN疊層和設(shè)置于該疊層上的AlGaN厚層組成；該多量子阱層和超晶格電子阻擋層的設(shè)置有效提高了勢壘高度，降低了電子泄露，緩解了熱電子的移動速度，促進載流子的更快擴散，改善電流擁堵作用，具有更優(yōu)的輻射發(fā)光性能和更高的調(diào)制帶寬。

技術(shù)研發(fā)人員：尹以安,韋克俊,莫淇予,謝雅芳
受保護的技術(shù)使用者：華南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2