一種氮化物發光二極管的外延結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種氮化物發光二極管的外延結構，通過在多量子阱發光區的V?pits上方填充鈍化層/DBR/Al量子點的復合結構，鈍化層阻擋電子和空穴擴散至V?pits，降低V?pits中缺陷的非輻射復合，而DBR將量子阱發出的光反射，防止光被V?pits中的缺陷吸收，同時，Al量子點形成光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向。通過鈍化層/DBR/Al量子點復合結構的多重壘加效應，提升量子阱的發光效率。
【專利說明】
一種氮化物發光二極管的外延結構
技術領域
[0001]本發明涉及半導體光電器件領域，特別是一種氮化物發光二極管的外延結構。
【背景技術】
[0002]現今，發光二極管(LED)，特別是氮化物發光二極管因其較高的發光效率，在普通照明領域已取得廣泛的應用。因氮化物發光二極管的底層存在缺陷，在生長量子阱時缺陷延伸會形成V-pits，形成非輻射復合中心，導致電子容易通過V-pits的漏電通道泄漏并吸收量子講發出的光，形成漏電和非福射復合，降低發光效率、發光強度和ESD。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是:提供一種氮化物發光二極管的外延結構，通過在多量子阱發光區域的V-pits上方填充鈍化層/DBR/A1量子點的復合結構，使非摻雜的鈍化層阻擋電子和空穴擴展至V-pits，降低非福射復合，而DBR(分布布拉格反射層)則將量子講發光的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同時，A1量子點形成的光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向，通過多重皇加的效應提升氮化物發光二極管的發光效率。
[0004]—種氮化物發光二極管的外延結構，依次包括襯底，N型氮化物，多量子阱，V-Pits，鈍化層/DBR/A1量子點，P型氮化物，P型接觸層以及DBR，其特征在于:多量子阱發光區的V-pits上方填充鈍化層/DBR/A1量子點的復合結構，鈍化層阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非輻射復合，而DBR將量子阱發出的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同時，Al量子點形成光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向。通過鈍化層/DBR/A1量子點復合結構的多重皇加效應，結合P型半導體層一側的DBR，使量子阱發出的光反射至襯底一側，提升氮化物發光二極管的發光效率。
[0005]進一步地，所述復合結構中的鈍化層包含氮化硅SiNx，氮化鋁AlN，氮化硼BN，二氧化娃Si02等材料，用于阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非福射復合。
[0006]進一步地，所述鈍化層/DBR/A1量子點的鈍化層厚度為卜100nm，DBR厚度為I?100nm，Al量子點大小為I?lOOnm。
[0007]進一步地，所述鈍化層為非摻雜材料，背景載流子濃度為1E15?lE17cm—3，通過高電阻和高勢皇的鈍化層材料阻止電子和空穴擴展至V-pits，改善漏電和降低非輻射復合。
[0008]進一步地，所述V-pits的大小為50?500nm，密度為1E7?IElOcm一2。
[0009]進一步地，所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、氧化鋅適合外延生長的襯底。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明實施例的氮化物發光二極管外延結構示意圖。
[0011 ]圖2為本發明實施例的氮化物發光二極管的光波導示意圖。
[0012]圖示說明:100:襯底，101:緩沖層，102:N型氮化物，103:多量子阱，104: V-pits， 105:鈍化層，106:DBR，107:A1量子點，108:P型氮化物，109:P型接觸層，110:DBR。
【具體實施方式】
[0013]傳統的氮化物發光二極管，因晶格失配和熱失配在氮化物生長過程中會形成缺陷，生長多量子講時該位錯會延伸形成V-pits，而該V-pits形成非福射復合中心，導致電子容易通過V-pits的漏電通道泄漏和吸收光，形成漏電和非輻射復合，降低發光強度和ESD。
[0014]為了解決V-pits內缺陷的吸光及形成非輻射復合中心的問題，本發明提出的一種氮化物發光二極管的外延結構，如圖1所示，依次包括:襯底100，緩沖層101，N型氮化物102，多量子阱103，V-pits 104，鈍化層(105)/DBR(106)/A1量子點(107)的復合結構，P型氮化物108，P型接觸層109和DBR 110。
[0015]首先，使用金屬有機化學氣相沉積反應腔，在襯底上依次外延生長緩沖層、N型氮化物、多量子阱，并在量子阱發光區形成V-pi ts，密度為lE8cm—2，直徑為200nm。然后，在V-Pits上方填充無摻雜的鈍化層BN層，厚度為10nm，沉積厚度為1nm的DBR和大小為20nm的Al量子點，形成鈍化層BN/DBR/A1量子點的復合結構。鈍化層BN背景載流子濃度為5E16cm—3，通過高電阻和高勢皇的鈍化層材料，阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非福射復合，改善漏電和降低非福射復合。而DBR將量子講發出的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同時，Al量子點形成光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向。通過鈍化層BN/DBR/A1量子點復合結構的多重皇加效應，結合P型一側的DBR，使量子阱發出的光反射至襯底一側，提升氮化物發光二極管的發光效率，如圖2所示。
[0016]以上實施方式僅用于說明本發明，而并非用于限定本發明，本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明做出各種修飾和變動，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應視權利要求書范圍限定。
【主權項】
1.一種氮化物發光二極管的外延結構，依次包括襯底，N型氮化物，多量子阱，v-pits，鈍化層/DBR/A1量子點的復合結構，P型氮化物，P型接觸層以及DBR，其特征在于:多量子阱發光區的V-pits上方填充鈍化層/DBR/A1量子點的復合結構，鈍化層阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非福射復合，而DBR將量子講發出的光反射，防止光被V-Pits中的缺陷吸收，同時，Al量子點形成光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向。2.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述復合結構中的鈍化層用于阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非輻射復合。3.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述復合結構中的DBR將量子阱發出的光反射，防止光被V-pits中的位錯及缺陷吸收。4.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述復合結構中的Al量子點形成光反射和表面等離激元，用于引導光波導方向。5.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述鈍化層為氮化硅或氮化鋁或氮化硼或二氧化硅或前述組合。6.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述復合結構中的鈍化層厚度為I?100nm，DBR厚度為I?100nm，Al量子點大小為I?10nm07.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述鈍化層為非摻雜材料，背景載流子濃度為1E15?lE17cnf3。8.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述V-pits大小為50?500nm，密度為1E7?IElOcnf209.根據權利要求1所述的一種氮化物發光二極管的外延結構，其特征在于:所述襯底為藍寶石或碳化硅或硅或氮化鎵或氮化鋁或氧化鋅或前述組合。
【文檔編號】H01L33/10GK105932128SQ201610305529
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】鄭錦堅, 鐘志白, 楊煥榮, 李志明, 杜偉華, 鄧和清, 伍明躍, 周啟倫, 林峰, 李水清, 康俊勇
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司