一種摻雜超晶格結構的黃綠光led的制作方法
【專利摘要】一種摻雜超晶格結構的黃綠光LED，屬于光電子【技術領域】，在襯底上依次生長有GaAs緩沖層、布拉格反射層、N型限制層、周期性的有源層、P-AlInP限制層和GaP窗口層；在生長周期性的有源層時，以AlXGa(1-X)InP/AlYGa(1-Y)InP為材料，摻以同種導電類型雜質，生長超晶格結構的有源層。制成的產品可較大地改善傳統結構的內量子效率低的問題，提高有源區的空穴注入，提升電子空穴復合效率，從而較大地提高產品光效，其亮度較傳統結構可提升40%～60%，因此，本實用新型能夠大量生產發光波長560～580nm范圍的高效率的黃綠光波段的LED。
【專利說明】一種摻雜超晶格結構的黃綠光LED
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于光電子【技術領域】，具體涉及AlGaInP四元系LED【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 四元系AlGaInP黃綠光發光二極管廣泛應用于信號指示、顯示、交通指示、顯示 屏、汽車照明、特種照明等各個領域。四元AlGaInP材料隨著波長的變短，有源層Al組分不 斷升高，Al原子與氧或碳原子結合導致材料產生嚴重的晶格缺陷，發光效率下降；另一方 面黃綠光的能帶由于Al組分的比例提高，能隙由直接能隙逐步轉變成間接能隙，內量子效 率進一步大幅下降，致使黃綠光波段LED產品光效較低。
[0003] 傳統的AlGaInP四元系黃綠光LED，如圖1，在GaAs襯底11上，自下而上依次生長 為緩沖層12、布拉格反射層13、第一限制層14、常規非摻雜有源層15、第二限制層16和GaP 窗口層17。此結構由于黃綠光波段自身的有源層材料能隙極限，難以得到高效的電子空穴 復合效率，技術人員為提高電子空穴在有源層俘獲，提高內量子效率，一般采用增加有源層 超晶格對數，但是此類工藝提升亮度有限，且由于有源層厚度增加，PN結勢壘電容降低，器 件的ESD抗靜電性能變差。 實用新型內容
[0004] 為解決上述問題，本實用新型旨在提供一種發光效率更高的含摻雜超晶格有源層 的黃綠光LED。
[0005] 本實用新型包括GaAs襯底、GaAs緩沖層、布拉格反射層、N型限制層、有源層、P 型限制層以及GaP窗口層，其特征在于，有源層為摻雜同種導電類型雜質的AlxGa(1_ x)InP/ AlYGa(1_flInP 摻雜超晶格結構層，其中，0· 2〈Χ〈0· 4,0· 5〈Y〈1。
[0006] 本實用新型的AlGaInP摻雜超晶格結構層即摻雜同種導電類型雜質的AlxGa (1_x) InP/AlYGa(1_Y)InP摻雜超晶格結構層，其中，0. 2〈X〈0. 4,0. 5〈Y〈1。本實用新型通過在有源層 中加入摻雜的AlxGa(1_x)InP/Al YGa(1_Y)InP超晶格結構可較大地改善傳統結構的內量子效率 低的問題，提高有源區的空穴注入，提升電子空穴復合效率，從而較大地提高產品光效，其 亮度較傳統結構可提升40%?60%，因此，本實用新型能夠大量生產發光波長560?580nm 范圍的高效率的黃綠光波段的LED。
[0007] 另外，本實用新型在所述摻雜超晶格結構層和P型限制層之間還可以再設置非摻 雜有源層。非摻雜有源層可以進一步俘獲電子，提高內量子效率，同時由于有源區無雜質摻 雜可進一步提升器件使用壽命。
[0008] 所述摻雜元素為Zn或Mg,摻雜濃度1E16-1E17。使用Zn或Mg摻雜可在有源區提 供空穴，提1?有源區電子與空穴復合，提1?內量子效率，進一步的慘雜濃度越1?提供的空穴 量越大，提升效果越大，但是有源區摻雜過多會減低器件使用壽命，所以本實用新型選擇摻 雜濃度范圍1E16-1E17之間。
[0009] 在 AlxGa(1_x) InP/AlYGa(1_Y) InP 材料中，本實用新型優選的 0· 3 彡 X 彡 0· 35， 0. 6 0.7。X決定能帶寬度，取值根據產品實際波長調整，Y取值小等于0.7目的為保 證超晶格結構能帶差，保證有源區復合效率。如Y值如小于〇. 5,會直接帶隙會吸收有源區 發光，使產品光效低；如Y值越高，勢壘越高，產品電壓高，器件性能差。
[0010] 所述摻雜超晶格結構層的周期厚度為Inm?15nm，超晶格周期對數為2?120對。 本實用新型"周期厚度"是指單對有源層材料AlxGa(1_x)InP/Al YGa(1_Y)InP的厚度。如周期厚 度過厚，則量子效應變差，發光效率變低，同時有源區整體厚度增加，PN結勢壘電容降低，器 件ESD性能變差。
[0011] 通常對數越多可以有效提升器件的飽和電流及內量子效率，但可能帶來ESD性能 下降問題，對數越多，則復合效率越高；對數少，則復合效率低。但是對數太多量子復合效率 飽和無增強作用，同時伴隨對數增加，有源區整體厚度增加，PN結勢壘電容降低，器件ESD 性能變差。所以本實用新型選用2?120對。
[0012] 本實用新型在常規工藝中調整了有源層的使用材料摻雜工藝，可較大地改善傳統 結構的內量子效率低的問題，提高有源區的空穴注入，提升電子空穴復合效率，從而較大地 提商廣品光效。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為傳統黃綠光LED的結構剖視圖。
[0014] 圖2為根據本實用新型實施例1的黃綠光LED的結構剖視圖。
[0015] 圖3為根據本實用新型實施例2的黃綠光LED的結構剖視圖。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1
[0017] 一、生產工藝步驟：
[0018] 1、將N-GaAs襯底置于MOCVD反應腔體內，加熱至600°C?700°C，去除襯底表面氧 化層，并生長GaAs緩沖層。
[0019] 2、在GaAs緩沖層上生長一層布拉格反射層。
[0020] 3、在布拉格反射層上生長N型限制層。
[0021] 4、在N型限制層上生長周期性的摻雜有源層：以AlxGa(1_ x)InP/AlYGa(1_Y)InP為材 料，摻以同種導電類型雜質，生長超晶格結構的有源層。
[0022] 本實施例中，X取值0. 3，Y取值0. 7,周期厚度10nm，對數30對，摻雜元素為Zn,摻 雜濃度5E16。
[0023] 6、以AlxGa(1_x)InP/Al YGa(1_Y)InP為材料，在摻雜有源層上進行非摻雜有源層生長， 其中，X取值〇. 3, Y取值0. 7,周期厚度10nm，對數30對。
[0024] 7、有源層上生長P-AlInP限制層。
[0025] 8、P-AlInP限制層上生長GaP窗口層。
[0026] 9、在GaP窗口層上制出第一電極，在N-GaAs襯底的背面制出第二電極。
[0027] 二、產品結構分析：
[0028] 如圖2所示，采用以上工藝制成的黃綠光LED包括襯底21，襯底21分為第一表面 和第二表面。在襯底21的第一表面之上，自下而上為緩沖層22、布拉格反射層23、N型限 制層24、摻雜超晶格第一有源層25和常規非摻雜超晶格第二有源層26、P型限制層27和 GaP 窗口層 28。
[0029] 第一電極29形成于窗口層28之上；第二電極30形成于襯底21的第二表面之上。
[0030] 三、將評價尺寸為7. 0X7. Omil的四元系發光二極管器件結構的光電特性列于表 1〇
[0031] 表 1
【權利要求】
1. 一種摻雜超晶格結構的黃綠光LED，包括GaAs襯底、GaAs緩沖層、布拉格反射層、N 型限制層、有源層、P型限制層以及GaP窗口層，其特征在于，有源層為AlGa InP摻雜超晶 格結構層。
2. 根據權利要求1所述的摻雜超晶格結構的黃綠光LED，其特征在于：在所述摻雜超晶 格結構層和P型限制層之間設置非摻雜有源層。
3. 根據權利要求1或2所述的摻雜超晶格結構的黃綠光LED，其特征在于：所述摻雜超 晶格結構層的周期厚度為lnm?15nm，超晶格周期對數為2?120對。
【文檔編號】H01L33/06GK204189816SQ201420570717
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】林鴻亮, 張銀橋, 張雙翔, 楊凱, 徐培強, 李全素, 王向武, 李忠輝 申請人:揚州乾照光電有限公司