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文檔簡介

(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利地址330000江西省南昌市南昌高新技術(shù)胡加輝所(普通合伙)36150專利代理師彭琰本發(fā)明公開了一種多量子阱基發(fā)光二極管層包括若干周期交替堆疊的量子阱層和量子壘GaN層設(shè)于N型GaN層之上;第三量子阱子層包括第一InGaN層以及設(shè)于第一InGaN層之上的第二InGaN層,第一InGaN層設(shè)于第二量子阱子層之上,本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫生長的InGaN21.一種多量子阱基發(fā)光二極管,包括襯底,其特征在于,所述多量子阱基發(fā)光二極管還包括:依次層疊于所述襯底之上的緩沖層、非摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、電子阻擋層其中,所述多量子阱層包括若干周期交替堆疊的量子阱層和量子壘層,所述量子阱層依次包括第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層,所述第一量子阱子層設(shè)于所述N型GaN層之上;所述第一量子阱子層包括第一GaN層以及設(shè)于所述第一GaN層之上的第二GaN層,所述第—GaN層設(shè)于所述N型GaN層之上;層,所述第一InGaN層設(shè)于所述第二量子阱子層之上,所述第二量子阱子層為In摩爾占比漸變的InGaN薄膜層,所述In摩爾占比為0.01-0.5,且所述In摩爾占比由靠近所述第一量子阱子層一側(cè)向遠離所述第一量子阱子層一側(cè)逐漸升高。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量子阱基發(fā)光二極管,其特征在于,所述量子阱層的厚度為3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量子阱基發(fā)光二極管,其特征在于,所述第—GaN層、所述第二GaN層、所述第二量子阱子層、所述第一InGaN層及所述第二InGaN層的厚度比為1-2:1:1:4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量子阱基發(fā)光二極管,其特征在于,所述第一GaN層為恒溫生長的GaN薄膜層,生長溫度為820-880℃,所述第二GaN層為溫度逐漸降低生長的GaN薄膜層,生長溫度下降20-50℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量子阱基發(fā)光二極管,其特征在于,所述第一InGaN層為恒溫生長的InGaN薄膜層,生長溫度為750-830℃,所述第二InGaN層為溫度逐漸升高生長的InGaN薄膜層,生長溫度升高50-100℃。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多量子阱基發(fā)光二極管,其特征在于,所述第一InGaN層的In摩爾占比為0.05-0.5,所述第二InGaN層的In摩爾占比為0.05-0.5。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量子阱基發(fā)光二極管,其特征在于,所述量子壘為AlGaN薄膜層,其厚度為8-12nm,Al的摩爾占比為0.01-0.1。8.一種多量子阱基發(fā)光二極管的制備方法,其特征在于,所述制備方法用于制備權(quán)利要求1-7任一項所述的多量子阱基發(fā)光二極管,所述制備方法包括:提供一襯底;在所述襯底上依次生長緩沖層、非摻雜GaN層及N型GaN層;在所述N型GaN層上外延生長多量子阱層,其中,所述多量子阱層依次包括若干周期交替堆疊的量子阱層和量子壘層,所述量子阱層依次包括第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層,所述第一量子阱子層生長于所述N型GaN層之上,所述第一量子阱子層包括第一GaN層以及生長于所述第—GaN層之上的第二GaN層,所述第一GaN層生長于所述N型GaN層之上,所述第三量子阱子層包括第一InGaN層以及生長于所述第一InGaN層之上的第二InGaN層,所述第一InGaN層生長于所述第二量子阱子層之上,所述第二量子阱子層為In摩爾占比漸變的InGaN薄膜層,所述In摩爾占比為0.01-0.5,且所述In摩爾占比由靠近所3述第一量子阱子層一側(cè)向遠離所述第一量子阱子層一側(cè)逐漸升高;在所述多量子阱層上依次生長電子阻擋層和P型GaN層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多量子阱基發(fā)光二極管的制備方法,其特征在于,所述量子阱層生長步驟包括:將溫度加熱至820-880℃,壓力設(shè)置至100-500Torr,在N型GaN層上外延生長第—GaN將溫度逐漸降低,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程中于所述第—GaN層上外延生長第二GaN層;將溫度繼續(xù)降低,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程中于所述第二GaN層上外延生長第二量子阱子層;將溫度設(shè)置為750-830℃,壓力設(shè)置至100-500Torr,在所述第二量子阱子層上生長所將溫度逐漸升高,升溫速率為90-110℃/min,生長溫度升高50-100℃,在升溫的過程中于所述第一InGaN層上外延生長第二InGaN4技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種多量子阱基發(fā)光二極管及其制備方法。背景技術(shù)[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,以氮化鎵(GaN)為代表的III族氮化物半導(dǎo)體,作為發(fā)光二極管(LED)、激光器(LD)和高電子遷移率晶體管(HEMT)等電子和光電子器件的理想材料受到廣泛的關(guān)注。其中,多量子阱基發(fā)光二極管可通過調(diào)節(jié)多量子阱層的In組分來改變帶隙寬度,從而使其發(fā)光波長能夠覆蓋從近紫外到近紅外的極寬光譜范圍。[0003]目前比較常見的多量子阱基發(fā)光二極管為采用多量子阱層作為氮化鎵基發(fā)光二極管的核心發(fā)光層,通過N型半導(dǎo)體層的電子與P型半導(dǎo)體層的空穴在多量子阱層中發(fā)生輻射復(fù)合,實現(xiàn)氮化鎵基發(fā)光二極管的發(fā)光。多量子阱層包括GaN量子壘層和InGaN量子阱層,通過調(diào)節(jié)InGaN量子阱層的In組分來調(diào)節(jié)多量子阱基發(fā)光二極管的性能,而InGaN量子阱層In-N鍵很弱,當溫度加熱至800℃時所產(chǎn)生熱激活能達到In-N鍵的分離激活能,In的并入對量子阱層的生長溫度非常敏感,因此,為了獲得高In組分InGaN量子阱層,常常采用較低的外延生長溫度,但是NH?作為InGaN量子阱層的N源,在在較低溫度下N活性N源嚴重不足,同時低溫也會降低原子遷移率,造成InGaN生長不均勻,兩者共同作用導(dǎo)致低溫生長的InGaN量子阱層的晶體質(zhì)量顯著降低。這些晶體缺陷為非輻射復(fù)合提供了通道,降低電子和空穴輻射復(fù)合效率,降低了多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。[0004]因此,現(xiàn)有的多量子阱基發(fā)光二極管普遍存在低溫生長的InGaN量子阱層降低了多量子阱層的晶體質(zhì)量,影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率的技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種多量子阱基發(fā)光二極管及其制備方法,旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫生長的InGaN量子阱層降低了多量子阱層的晶體質(zhì)量,影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率的技術(shù)問題。[0006]本發(fā)明的一方面在于提供一種多量子阱基發(fā)光二極管,所述多量子阱基發(fā)光二極管包括:[0007]依次層疊于所述襯底之上的緩沖層、非摻雜Ga擋層及P型GaN層;[0008]其中,所述多量子阱層包括若干周期交替堆疊的量子阱層和量子壘層,所述量子阱層依次包括第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層,所述第一量子阱子層設(shè)于所述N型GaN層之上;[0009]所述第一量子阱子層包括第—GaN層以及設(shè)于所述第一GaN層之上的第二GaN層,[0010]所述第三量子阱子層包括第一InGaN層以及設(shè)于所述第一InGaN層之上的第二5InGaN層,所述第一InGaN層設(shè)于所述第二量子阱子層之上。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于:通過本發(fā)明提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,量子阱層采用多層設(shè)置,提高量子阱層的晶體質(zhì)量,避免只有低溫生長的InGaN層作為量子阱層,導(dǎo)致量子阱層晶體質(zhì)量降低,電子與空穴的輻射復(fù)合效率降低,從而降低發(fā)光二極管的發(fā)光效率,具體為,量子阱層依次包括第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層,第一量子阱子層包括第一GaN層以及設(shè)于第—GaN層之上的第二GaN層,第三量子阱子層包括第一InGaN層以及設(shè)于第一InGaN層之上的第二InGaN層,第一InGaN層設(shè)于第二量子阱子層之上,第一量子阱子層通過第一GaN層和第二GaN層以提高第二量子阱子層之前的晶體質(zhì)量,以利于后續(xù)外延層的生長,第二量子阱子層降低N型GaN層與第三量子阱子層的晶格失配,進一步提高了第三量子阱子層的晶體質(zhì)量,第三量子阱子層通過第一InGaN層來提高In原子的并入,并通過第二InGaN層來提高In原子的均勻性,防止In原子團簇,提高原子遷移率,從而提高第三量子阱子層的晶體質(zhì)量,在第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層的共同作用下,量子阱層的晶體質(zhì)量得到顯著提升,電子與空穴的輻射復(fù)合增加,從而提升了發(fā)光二極管的效率。從而解決了普遍存在的低溫生長的InGaN量子阱層降低了多量子阱層的晶體質(zhì)量,影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率的技術(shù)問[0012]根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面,所述量子阱層的厚度為2-5nm。層、所述第一InGaN層及所述第二InGaN層的厚度之比為1-2:1:1:4-8:1-2。[0014]根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面,所述第二量子阱子層為In組分漸變的InGaN薄膜層,所述In組分為0.01-0.5,且所述In組分由靠近所述第一量子阱子層一側(cè)向遠離所述第一量子阱子層一側(cè)逐漸升高。[0015]根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面,所述第—GaN層為恒溫生長的GaN薄膜層,生長溫度為820-880℃,所述第二GaN層為溫度逐漸降低生長的GaN薄膜層,生長溫度下降20-50℃。[0016]根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面,所述第一InGaN層為恒溫生長的InGaN薄膜層,生長溫度為750-830℃,所述第二InGaN層為溫度逐漸升高生長的InGaN薄膜層,生長溫度升高[0017]根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面,所述第一InGaN層的In組分為0.05-0.5,所述第二InGaN層的In組分為0.05-0.5。[0018]本發(fā)明的另一方面在于提供一種多量子阱基發(fā)光二極管的制備方法,所述制備方法用于制備權(quán)利要求1-8任一項所述的多量子阱基發(fā)光二極管,所述制備方法包括:[0019]提供一襯底;[0021]在所述N型GaN層上外延生長多量子阱層,其中,所述多量子阱層依次包括若干周期交替堆疊的量子阱層和量子壘層,所述量子阱層依次包括第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層,所述第一量子阱子層生長于所述N型GaN層之上,所述第一量子阱述N型GaN層之上,所述第三量子阱子層包括第一InGaN層以及生長于所述第一InGaN層之上的第二InGaN層,所述第一InGaN層生長于所述第二量子阱子層之上;6[0022]在所述多量子阱層上依次生長電子阻擋層和P型GaN層。[0024]將溫度逐漸降低,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程[0025]將溫度繼續(xù)降低,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程中于所述第二GaN層上外延生長第二量子阱子層;[0026]將溫度設(shè)置為750-830℃,壓力設(shè)置至100-500Torr,在所述第二量子阱子層上生[0027]將溫度逐漸升高,升溫速率為90-110℃/min,生長溫度升高50-100℃,在升溫的過程中于所述第一InGaN層上外延生長第二InGaN層,其中,In的附圖說明[0028]本發(fā)明的上述與/或附加的方面與優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得[0029]圖1為本發(fā)明第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖;[0030]圖2為本發(fā)明第一實施例中的量子阱層的結(jié)構(gòu)示意圖;[0031]圖3為本發(fā)明第八實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的制備方法的流程圖;[0033]襯底100,緩沖層200,非摻雜GaN層300,N型GaN層400,多量子阱層500,量子阱層510,第一量子阱子層511,第二量子阱子層512,第三量子阱子層513,第一GaN層514,第二GaN層515,第一InGaN層516,第二InGaN層517,量子壘層520,電子阻擋層600,P型GaN層700。具體實施方式[0034]為使本發(fā)明的目的、特征與優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。附圖中給出了本發(fā)明的若干實施例。但是,本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn),并不限于本文所描述的實施例。相反地,提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。[0035]需要說明的是,當元件被稱為“固設(shè)于”另一個元件,它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件,它可以是直接連接件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造與操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的與所有的組合。[0037]實施例一7[0038]請參閱圖1-圖2,所示為本發(fā)明第一實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,該多量子阱基發(fā)光二極管包括襯底100;其中,襯底100為外延層生長的基板,常用的襯底100實施例中,襯底100材料為藍寶石,藍寶石具有透光性能及價格較低等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于多量子阱基發(fā)光二極管中。[0039]襯底100上依次層疊緩沖層200、非摻雜GaN層300、N型GaN層400、多量子阱層500、電子阻擋層600及P型GaN層700,其中,緩沖層200為A1N薄膜層,其厚度為10-50nm,緩沖層200用于緩解襯底100與后續(xù)生長的外延長之間的晶格失配及熱失配,減少晶體缺陷,改善后續(xù)外延長的晶體質(zhì)量。通常需要對沉積緩沖層200的襯底100進行預(yù)處理,以去除表面的雜質(zhì)以及提升緩沖層200的晶體質(zhì)量。具體地,將已經(jīng)沉積完緩沖層200的襯底100放入反應(yīng)腔室中,將溫度設(shè)置為1000-1200℃,在H?的環(huán)境中處理1-10min,以去除表面的雜質(zhì),再對襯底100進行氮化處理,以提升緩沖層200的晶體質(zhì)量,從而有效地提高后續(xù)生長的外延層的晶體質(zhì)量。[0040]其中,緩沖層200上設(shè)有非摻雜GaN層300,其厚度為2-3μm,GaN晶體質(zhì)量隨著厚度增加壓應(yīng)力會通過堆垛層錯釋放,線缺陷減少,晶體質(zhì)量提高。對商業(yè)生產(chǎn)的LED外延片而晶體質(zhì)量。具體地,將溫度設(shè)置為1050-1200℃,壓力設(shè)置至100-600Torr,在緩沖層200上生[0041]另外,非摻雜GaN層300上設(shè)有N型GaN層400,N型GaN層400提供電子給多量子阱層500,以使電子與空穴在多量子阱層500輻射復(fù)合,達到多量子阱基發(fā)光二極管發(fā)光效應(yīng),其過摻雜劑的摻雜,能降低電流集聚效應(yīng),提高多量子阱基發(fā)光二極管的光電效率。具體地,將溫度設(shè)置為1050-1200℃,壓力設(shè)置至100-600Torr,摻雜劑為Si,摻雜濃度為1×101?-5×[0042]其中,N型GaN層400上設(shè)有多量子阱層500,N型GaN層400提供的電子及P型GaN層700提供的空穴在多量子阱層500中輻射復(fù)合,實現(xiàn)多量子阱基發(fā)光二極管發(fā)光,多量子阱層500包括若干周期交替堆疊的量子阱層510和量子壘層520,多量子阱層500的周期為5-15,多周期的多量子阱層500可以增加電子空穴波函數(shù)重疊,提高輻射復(fù)合效率,提升多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。其中,量子阱層510依次包括第一量子阱子層511、第二量子阱子層512及第三量子阱子層513,第一量子阱子層511設(shè)于N型GaN層400之上,第一量子阱子層511包括第—GaN層514以及設(shè)于第—GaN層514之上的第二GaN層515,第—GaN層514設(shè)于N型GaN層400之上,第三量子阱子層513包括第一InGaN層516以及設(shè)于第一InGaN層516之上的第二InGaN層517,第一InGaN層516設(shè)于第二量子阱子層512之上,該量子阱的厚度為2-5nm,第—GaN層514、第二GaN層515、第二量子阱子層512、第一InGaN層516及第二InGaN層517的厚度之比為1-2:1:1:4-8:1-2。[0043]需要說明的是,當量子阱層510的厚度超過5nm時,會產(chǎn)生極化電場,導(dǎo)致電子空穴空間分離,電子與空穴的波函數(shù)重疊積分減少,輻射復(fù)合效率明顯降低,當量子阱的厚度低于2nm時,會減少量子阱層510中電子和空穴的濃度,降低電子與空穴的輻射復(fù)合效率。[0044]其中,第—GaN層514為恒溫生長的GaN薄膜層,第二GaN層515為溫度逐漸降低生長8的缺陷,從而提高第一量子阱子層511的晶體質(zhì)量,從而提高后續(xù)生長的外延層的晶體質(zhì)第一GaN層514;將溫度逐漸降低,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫型GaN層400與第三量子阱子層513之間的晶格失配,提高第三量子阱子層513的晶體質(zhì)量,該第二量子阱子層512實在第二GaN層515生長完之后邊降溫邊生長,生長溫度下降20-50℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程中于第二GaN層515上外延生長第二量子阱子[0046]第一量子阱子層511和第二量子之前的晶體質(zhì)量達到最優(yōu),以提高第三量子阱子層513的晶體質(zhì)量,同時也緩解N型GaN層—InGaN層516以及設(shè)于第一InGaN層516之上的第二InGaN層5升溫邊生長形成的,生長溫度升高50-100℃,升溫速率為90-110℃/min,In組分為0.05-0.5,邊升溫邊生長第二InGaN層517能減少第三量子阱子層513的內(nèi)部缺陷,提高第三量子510的空穴電子輻射復(fù)合效率,避免僅低溫生長InGaN層作為量子阱層510,增加量子阱層510晶體缺陷,增加電子與空穴的非輻射復(fù)合效率,降低多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效[0048]具體地,將溫度設(shè)置為750-830℃,壓力設(shè)置至100-500Torr,在第二量子阱子層110℃/min,生長溫度升高50-100℃,在升溫的過程中于第一InGaN層516上外延生長第二9子阱子層512為從GaN材料逐漸過渡至InGaN材料,減少GaN薄膜層與InGaN薄膜層的晶格失的晶體質(zhì)量,第三量子阱子層513通過第一InGaN層516來提高In原子的并入,并通過第二提升了發(fā)光二極管的效率,避免僅低溫生長InGaN層作為量子阱層510造成量子阱層510的[0050]在本實施例較佳實施情況中,量4:1,第二量子阱子層512的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層516的In層515的生長溫度為自850℃下降至810℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層512的生長溫度[0051]另外,量子阱層510上設(shè)有量子壘層520,厚度為8.5-10.5nm,A1的組分為0.01-0.1,具體為,將溫度設(shè)置為800-900℃,壓力設(shè)置至100-300Torr,在量子阱層510上生長形成厚度為8.5-10.5nm的量子壘層520,其中,Al的組[0052]多量子阱層500上設(shè)有電子阻擋層600,以用于限制電子溢流,由于電子遷移的速700,防止電子在P型GaN層700與空穴發(fā)生非輻射復(fù)合,降低多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率,該電子阻擋層600為AlInGa?-x-N薄膜層,其厚度為10-40nm,其中,A1的組分x為0.005-0.5,In的組分y為0.05-0.2。具體為,將溫度設(shè)置為900-1000℃,壓力設(shè)置至100-300Torr,在多量子阱層500上生長形成厚度為10-40nm的電子阻擋層600,其中,A1的組分x[0053]另外,電子阻擋層600上設(shè)有P型GaN層700,P型GaN層700提供空穴給多量子阱層度設(shè)置為900-1050℃,壓力設(shè)置至100-600Torr,摻雜劑為Mg,摻雜濃度為1×101?-1×GaN層以及設(shè)于第—GaN層之上的第二G—InGaN層之上的第二InGaN層,第一InGaN層設(shè)于第二量子阱子層之上,第一量子阱子層通過第—GaN層和第二GaN層以提高第二量子阱子層之前的晶體質(zhì)量,以利于后續(xù)外延層的生長,第二量子阱子層降低N型GaN層與第三量子阱子層的晶格失配,進一步提高了第三量子阱子層的晶體質(zhì)量,第三量子阱子層通過第一InGaN層來提高In原子的并入,并通過第二InGaN層來提高In原子的均勻性,防止In原子團簇,提高原子遷移率,從而提高第三量子阱子層的晶體質(zhì)量,在第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層的共同作用下,量子阱的晶體質(zhì)量得到顯著提升,電子與空穴的輻射復(fù)合增加,從而提升了多量子阱基發(fā)光二極管的效率。從而解決了普遍存在的低溫生長的InGaN量子阱層降低了多量子阱層的晶體質(zhì)量,影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率的技術(shù)問題。[0055]實施例二[0056]本發(fā)明第二實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:[0057]該量子阱層的厚度為3.2nm,其他條件相同,第一GaN層、第二GaN層、第二量子阱子層、第一InGaN層及第二InGaN層的厚度之比為1.5:1:1:4:1,第二量子阱子層的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層的In組分為0.25,第二InGaN層的In組分為0.25,第一GaN層的生長溫度為850℃,第二GaN層的生長溫度為自850℃下降至810℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層的生長溫度為自810℃下降至795℃,邊下降邊生長,第一InGaN層的生長溫度為795℃,第二InGaN層的生長溫度為自795℃上升至870℃。[0058]實施例三[0059]本發(fā)明第三實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:[0060]該量子阱層的厚度為3.7nm,其他條件相同,第—GaN層、第二GaN層、第二量子阱子層、第一InGaN層及第二InGaN層的厚度之比為1.5:1:1:4:1,第二量子阱子層的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層的In組分為0.25,第二InGaN層的In組分為0.25,第—GaN層的生長溫度為850℃,第二GaN層的生長溫度為自850℃下降至810℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層的生長溫度為自810℃下降至795℃,邊下降邊生長,第一InGaN層的生長溫度為795℃,第二InGaN層的生長溫度為自795℃上升至870℃。[0061]實施例四[0062]本發(fā)明第四實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:為1:1:1:4:1,其他條件相同,該量子阱層的厚度為3.5nm,第二量子阱子層的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層的In組分為0.25,第二InGaN層的In組分為0.25,第—GaN層的生長溫度為850℃,第二GaN層的生長溫度為自850℃下降至810℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層的生長溫度為自810℃下降至795℃,邊下降邊生長,第一InGaN層的生長溫度為795℃,第二InGaN層的生長溫度為自795℃上升至870℃。[0064]實施例五[0065]本發(fā)明第五實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:11為2:1:1:4:1,其他條件相同,該量子阱層的厚度為3.5nm,第二量子阱子層的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層的In組分為0.25,第二InGaN層的In組分為0.25,第—GaN層的生長溫度為850℃,第二GaN層的生長溫度為自850℃下降至810℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層的生長溫度為自810℃下降至795℃,邊下降邊生長,第一InGaN層的生長溫度為795℃,第二InGaN層的生長溫度為自795℃上升至870℃。[0067]實施例六[0068]本發(fā)明第六實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:[0069]第—GaN層的生長溫度為845℃,第二GaN層的生長溫度為自845℃下降至815℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層的生長溫度為自815℃下降至795℃,邊下降邊生長,其他條件1.5:1:1:4:1該量子阱層的厚度為3.5nm,第二量子阱子層的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層的In組分為0.25,第二InGaN層的In組分為0.25,第一InGaN層的生長溫度為795℃,第二InGaN層的生長溫度為自795℃上升至870℃。[0071]本發(fā)明第七實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:[0072]第—GaN層的生長溫度為855℃,第二GaN層的生長溫度為自855℃下降至810℃,邊下降邊生長,第二量子阱子層的生長溫度為自810℃下降至795℃,邊下降邊生長,其他條件1.5:1:1:4:1該量子阱層的厚度為3.5nm,第二量子阱子層的In組分自低至高漸變?yōu)?.05漸變至0.25,第一InGaN層的In組分為0.25,第二InGaN層的In組分為0.25,第一InGaN層的生長溫度為795℃,第二InGaN層的生長溫度為自795℃上升至870℃。[0073]對比例一[0074]本發(fā)明第一對比例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管,本對比例中的多量子阱基發(fā)光二極管與第一實施例中的多量子阱基發(fā)光二極管的不同之處在于:[0075]量子阱層僅為傳統(tǒng)的低溫生長的InGaN薄膜層。[0076]請參閱下表1,所示為本發(fā)明上述實施例一至實施例七及對比例一對應(yīng)的參數(shù)。項目第一GaN層、第二GaN溫度(℃)度(℃)實施例四[0080]需要說明的是,實施例一至實施例七及對比例一所制成的芯片在使用相同工藝條[0081]結(jié)合實施例一至實施例七及對比例一數(shù)據(jù)可知,量子阱層采用多層設(shè)置將會提高量子阱層的發(fā)光效率,即提高電子與空穴的輻射復(fù)合效率,提高量子阱層的晶體質(zhì)量,避免對比例一中量子阱層僅為低溫InGaN層,導(dǎo)致量子阱層晶體質(zhì)量較差,造成多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率低下。[0082]結(jié)合實施例一、實施例二及實施例三數(shù)據(jù)可知,當量子阱層的厚度過厚時,從3.5nm升至3.8nm時,發(fā)光效率提升從1.5%降至1.2%,將會導(dǎo)致電子空穴空間分離,電子與空穴的波函數(shù)重疊積分減少,輻射輻射效率降低,從而影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率,當量子阱層的厚度過薄時,從3.5nm降至3.2nm時,發(fā)光效率提升從1.5%降至0.8%,會減少量子阱層中電子與空穴的濃度,降低電子與空穴的輻射復(fù)合效率,從而影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。[0083]結(jié)合實施例一、實施例四及實施例五數(shù)據(jù)可知,當?shù)凇狦aN層的厚度過高時,厚度比例從1.5:1:1:4:1增至2:1:1:4:1,發(fā)光效率提升從1.5%降至1.1%,由于量子阱的總厚度不變,將會直接影響第二量子阱子層及第三量子阱子層的厚度,第二量子阱子層的降低將會導(dǎo)致無法足夠的降低N型GaN層與第三量子阱子層的晶格失配,同時第三量子阱子層過薄,無法引入足夠的In原子,兩者將導(dǎo)致量子阱層的晶體質(zhì)量變差,從而降低了多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。當?shù)凇狦aN層的厚度過薄時,厚度比例從1.5:1:1:4:1增至1:1:1:4:1,發(fā)光效率提升從1.5%降至1%,第—GaN層變薄將無法保證第二量子阱子層及第三量子阱子層生長時達到晶體最優(yōu),無法填補N型GaN層所帶來的晶體缺陷及位錯,影響第一量子阱子層的晶體質(zhì)量,從而導(dǎo)致量子阱層的晶體質(zhì)量變差,影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。[0084]結(jié)合實施例一、實施例六及實施例七數(shù)據(jù)可知,第一量子阱子層的生長溫度將會影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率,即直接影響量子阱層的晶體質(zhì)量,當?shù)凇狦aN層的生長溫度從850℃升高至855℃,后續(xù)第二GaN層的生長降溫速度過快,導(dǎo)致第二GaN層的晶體質(zhì)量差,降低第一量子阱子層的晶體質(zhì)量,影響多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率;當?shù)凇狦aN層的生長溫度從850℃降低至845℃,導(dǎo)致第—GaN層的生長不夠致密,導(dǎo)致第一量子阱子層的晶體質(zhì)量降低,影響量子阱層的晶體質(zhì)量,從而導(dǎo)致多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率下降。[0085]綜上,采用多層設(shè)置的量子阱層將會提高量子阱層的晶體質(zhì)量,增加電子與空穴的輻射復(fù)合,從而提升了發(fā)光二極管的效率,避免僅低溫生長InGaN層作為量子阱層造成量子阱層的晶體質(zhì)量差,降低電子和空穴輻射復(fù)合效率,降低了多量子阱基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。[0086]實施例八[0087]請參閱圖3,所示為本發(fā)明第八實施例提供的一種多量子阱基發(fā)光二極管的制備[0088]步驟S10,提供一襯底;成熟及價格較低等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于多量子阱基發(fā)光二極管中。[0091]其中,在襯底上生長緩沖層,緩沖層為AlN薄膜層,其厚度為10-50nm,緩沖層用于緩解襯底與后續(xù)生長的外延長之間的晶格失配及熱失配,減少晶體缺陷,改善后續(xù)外延長的晶體質(zhì)量。[0092]在緩沖層上生長非摻雜GaN層,具體為,將溫度設(shè)置為1050-1200℃,壓力設(shè)置至100-600Torr,在緩沖層上生長形成厚度為2-3μm的非摻雜的GaN層。穴在多量子阱層輻射復(fù)合,達到多量子阱基發(fā)光二極管發(fā)光效應(yīng)。[0094]具體為,將溫度設(shè)置為1050-1200℃,壓力設(shè)置至100-600Torr,摻雜劑為Si,摻雜[0095]步驟S12,在所述N型GaN層上外延生長多量子阱層,其中,所述多量子阱層依次包括若干周期交替堆疊的量子阱層和量子壘層,所述量子阱層依次包括第一量子阱子層、第二量子阱子層及第三量子阱子層,所述第一量子阱子層生長于所述N型GaN層之上,所述第一量子阱子層包括第一GaN層以及生長于所述第—GaN層之上的第二GaN層,所述第—GaN層生長于所述N型GaN層之上,所述第三量子阱子層包括第一InGaN層以及生長于所述第一InGaN層之上的第二InGaN層,所述第一InGaN層生長于所述第二量子阱子層之上;[0096]其中,量子阱層的厚度為2-5nm,第一GaN層、第二GaN層、第二量子阱子層、第一InGaN層及第二InGaN層的厚度之比為1-2:1:1:4-8:1-2。[0097]在N型GaN層上生長第一量子阱子層,第一量子阱子層包括第—GaN層及生長于第—GaN層的第二GaN層,第一量子阱子層減少薄膜層內(nèi)部的缺陷,從而提高第一量子阱子層的晶體質(zhì)量,從而提高后續(xù)生長的外延層的晶體質(zhì)量。[0098]具體為,將溫度加熱至820-880℃,壓力設(shè)置至100-500Torr,在N型GaN層上外延生長第—GaN層;將溫度逐漸降低,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程中于第一GaN層上外延生長第二GaN層。[0099]在第一量子阱子層上生長第二量子阱子層,第二量子阱子層為In組分漸變的InGaN薄膜層,In組分為0.01-0.5,In組分由靠近第一量子阱子層一側(cè)向遠離第一量子阱子層一側(cè)逐漸升高,逐漸提高In原子的濃度,第一量子阱子層至第二量子阱子層為從GaN材料子阱子層之間的晶格失配,提高第三量子阱子層的晶體質(zhì)量,在第一量子阱子層及第二量子阱子層的共同作用下,將生長第三量子阱子層之前的薄膜層的晶體質(zhì)量達到最優(yōu),利于第三量子阱子層的生長。[0100]具體地,在生長完第二GaN層之后繼續(xù)降溫,降溫速率為40-60℃/min,生長溫度下降20-50℃,在降溫的過程中于第二GaN層上外延生長第二量子阱子層。[0101]在第二量子阱子層上生長第三量子阱子層,第三量子阱子層包括第一InGaN層以及生長于第一InGaN層之上的第二InGaN層,第一InGaN層有利于In的并入,提高空穴與電子的輻射復(fù)合,第二InGaN層能減少第三量子阱子層的內(nèi)部缺陷,提高第三量子阱子層的晶體質(zhì)量,同時可以減少第一InGaN層低溫生長導(dǎo)致的In組分偏析,減少In團簇,提高原子遷移率,提升第三量子阱子層的晶體質(zhì)量及均勻性,從而提高量子阱層的空穴

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