一種發(fā)光二極管外延片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片。
【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)作為信息光電子新興產(chǎn)業(yè)中極具影響力的新產(chǎn)品，LED具有體積小、使用壽命長、顏色豐富多彩、能耗低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于照明、顯示屏、信號(hào)燈、背光源、玩具等領(lǐng)域。一般LED主要由支架、銀膠、芯片、金線和環(huán)氧樹脂組成。其中，芯片是LED的核心組件，它是由外延片經(jīng)過多道工序加工而成。因此，外延片的結(jié)構(gòu)決定了 LED的質(zhì)量。
[0003]傳統(tǒng)的GaN基LED外延片主要由N(Negative，帶負(fù)電的)型層、InGaN/GaN有源區(qū)、P(Positive，帶正電的)型層等部分組成，當(dāng)電流作用于芯片的時(shí)候，N型層中的電子和P型層中的空穴被推向有源層復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量。電子本身具有較大的載流子迀移率，為了降低電子淤流，一般會(huì)在P型層與有源區(qū)之間加入電子阻擋層。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]LED工作時(shí)，空穴注入會(huì)受到電子阻擋層帶來的高禁帶的限制，同時(shí)受到電子阻擋層晶格差造成的極化電場的影響，使得空穴注入效率降低，影響了 LED的發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電子阻擋層帶來的高禁帶和晶格差帶來的空穴注入效率降低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片。所述技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述外延片包括襯底、依次形成在所述襯底上的第一半導(dǎo)體層、有源層、電子阻擋層和第二半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包括N型GaN層，所述第二半導(dǎo)體層包括P型GaN層，
[0008]所述電子阻擋層包括形成在所述有源層上的第一子層及形成在所述第一子層上的P型摻雜的第二子層；
[0009]所述第一子層包括依次設(shè)置在所述有源層上的U-GaN層和AVyGayN層；或者，所述第一子層包括U-GaNAVyGayN超晶格，0〈y〈l ；
[0010]所述第二子層包括依次設(shè)置在所述第一子層上的InxGahN層、SiN層和AlaInbGa1^bN層；或者，所述第二子層包括N個(gè)由InxGapxN層和AlaInbGai_a_bN層構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)以及M個(gè)設(shè)于所述InxGapxN層和所述AlaInbGa1IbN層之間的SiN層，相鄰設(shè)置的所述InxGa1J層和所述AlaInbGa1IbN層之間只設(shè)有一個(gè)所述SiN層，所述N為整數(shù)，且2 ( N，所述 M 為整數(shù)，且 I 彡 M 彡 2N-1，0〈X < l，0〈a〈l，0〈a+b〈lo
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述第一子層包括所述U-GaNAlhyGayN超晶格時(shí)，所述U-GaNAVyGayN超晶格的周期為3_6。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一子層的厚度在15-25納米之間。
[0013]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一子層的AlpyGayN層中摻雜有Mg。
[0014]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述第一子層包括所述U-GaNAlhyGayN超晶格時(shí)，靠近所述第二半導(dǎo)體層的AVyGayN層中摻雜有Mg。
[0015]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述N為3-5。
[0016]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二子層的InxGahN層和AlaInbGa1IbN層中摻雜有Mg。
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述第二子層只包括一個(gè)所述SiN層時(shí)，所述SiN層位于所述第二子層的中間位置。
[0018]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述外延片還包括依次設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層和所述有源層之間的N型電流擴(kuò)展層和應(yīng)力釋放層。
[0019]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述外延片還包括依次設(shè)置在所述襯底和所述第一半導(dǎo)體層之間的緩沖層和u型GaN層。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0021]在發(fā)明實(shí)施例提供的外延片中，電子阻擋層包括U-GaN層和Al^yGayN層構(gòu)成的第一子層，第一子層設(shè)置在有源層上，用于降低電子淤流；另外，電子阻擋層還包括InxGahN層、SiN層和AlaInbGa1IbN層構(gòu)成的第二子層，第二子層設(shè)在第一子層上，且第二子層為P型摻雜層，使得電子阻擋層能帶在P型層空穴注入端向下彎曲以降低空穴注入阻擋效果，同時(shí)相抵該層中的空穴激活的活化能，對空穴的二維擴(kuò)展效果有明顯改善，在大尺寸條件下提升發(fā)光面積，改善P型層電流注入過于集中而使得發(fā)光效率降低的現(xiàn)象，第二子層中的SiN層可以減弱內(nèi)在極化電場，利于提升空穴均勻分布及擴(kuò)展效果，提高了空穴注入效率，從而提升了 LED的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)光二極管外延片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供有源層與第二半導(dǎo)體層之間的結(jié)構(gòu)能帶示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED外延片，參見圖1，該外延片包括襯底10、依次形成在襯底10上的第一半導(dǎo)體層20、有源層30、電子阻擋層40和第二半導(dǎo)體層50，第一半導(dǎo)體層20包括N型GaN層(即N型層)，第二半導(dǎo)體層50包括P型GaN層(即P型層)。
[0028]電子阻擋層40包括形成在有源層30上的第一子層41及形成在第一子層41上的P型摻雜的第二子層42。
[0029]第一子層41包括依次設(shè)置在有源層30上的U-GaN層和AVyGayN層；或者，第一子層41包括U-GaNAVyGayN超晶格，0〈y〈I。
[0030]第二子層42包括依次設(shè)置在第一子層41上的InxGa1J層、SiN層和AlaInbGa1IbN層；或者，第二子層42包括N個(gè)由InxGa1J層和AlaInbGa1IbN層構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)；或者，第二子層42包括InxGahN層和AlaInbGai_a_bN層構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)以及M個(gè)設(shè)于InxGapxN層和AlaInbGa1^bN層之間的SiN層，相鄰設(shè)置的InxGa1^xN層和AlaInbGa1J層之間只設(shè)有一個(gè)SiN層，N為整數(shù)，且2彡N，M為整數(shù)，且I彡M彡2N_1，0〈X< l，0〈a〈l，0〈a+b〈l。
[0031]如圖2所示，c即為第二子層42的一種可能的結(jié)構(gòu)中的能帶示意圖，a和b為第一子層41的一個(gè)簡單結(jié)構(gòu)能帶示意，由圖2可以看出b的寬禁帶在靠近P型層一面能帶向下彎曲。
[0032]在本發(fā)明實(shí)施例中，電子阻擋層40中第一子層41用于降低電子淤流，第二子層42用于提高空穴擴(kuò)展注入。具體地，P型摻雜的第二子層可以使電子阻擋層能帶在P型層空穴注入端向下彎曲，降低空穴注入阻擋效果，同時(shí)相抵該層中的空穴激活的活化能，對空穴的二維擴(kuò)展效果有明顯改善，在大尺寸條件下提升發(fā)光面積，改善P型層電流注入過于集中而使得發(fā)光效率降低的現(xiàn)象，提升了發(fā)光效率。因?yàn)榭昭ㄒ苿?dòng)是價(jià)帶電子的移動(dòng)，寬禁帶材料構(gòu)成的電子阻擋層的第一子層41呈現(xiàn)高電阻，不利于價(jià)帶電子的移動(dòng)，阻擋穿過有源層30的導(dǎo)帶淤流電子。InN禁帶寬比GaN和AlN禁帶寬窄很多，銦摻入形成合金使得禁帶寬度變窄，使得空穴注入段的能帶向下彎曲，提升了空穴濃度；第二子層42的SiN層可以減弱內(nèi)在極化電場，降低空穴注入能級禁帶高度差，有利于提升空穴均勻分布及擴(kuò)展效果，從而降低電子阻擋層對空穴注入的影響，從而提升LED發(fā)光效率。
[0033]優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谝蛔訉?1包括U-GaNAlpyGayN超晶格時(shí)，U-GaNAl1^yGayN超