華燦光電此發明采用N型摻雜的A1xGa1-x作為生長材料的第一子層、N型摻雜的GaN作為生長材料的第二子層,它倆交替形成N型擴展層,使電子在進入多量子阱層之前速度降低,同時防止了部分空穴直接躍遷進入N型層,從而使電子和空穴在多量子阱層充分復合發光,提高了發光二極管的發光效率。
集微網消息,第三代半導體包括碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體材料,可廣泛應用于發光、通訊、電能變換等領域。而近日,華燦光電就獲批浙江省第三代半導體材料與器件重點實驗室,將致力于第三代半導體材料和器件等領域的研究。
發光二極管芯片是一種可以直接把電轉化為光的固態半導體器件,是發光二極管的核心組件。發光二極管芯片包括GaN基的外延片、以及在外延片上制作的電極。
現有的外延片通常包括襯底層、以及依次覆蓋在襯底層上的緩沖層、非摻雜的GaN層、N型接觸層、多量子阱層和P型層。其中,襯底層為藍寶石襯底。多量子阱層是若干量子阱層和若干量子壘層交替形成的。但是,由于電子質量小,易遷移,在電場的驅動下可能速度過快而越過多量子阱層,遷移到P型層,導致發光二極管漏電,降低了發光二極管的發光效率。
另外,GaN和藍寶石襯底之間的晶格常數較大,熱膨脹系數失配,界面處會產生較強的應力作用和大量的位錯和缺陷,這些位錯和缺陷將延伸至外延片表面,影響了發光二極管的內量子效率。
為此,華燦光電申請了一項名為“一種發光二極管外延片及其制備方法”(申請號:201210540920.3)的發明專利,申請人為華燦光電股份有限公司。
圖1 發光二極管外延片的結構示意圖
上圖是該專利提出的一種發光二極管外延片的結構示意圖,從底到上依次是:襯底層1、緩沖層2、非摻雜的GaN層3、N型接觸層4、N型擴散層5、多量子阱層6以及P型層7。
圖2 發光二極管外延片的制備方法
那么這種發光二極管外延片的制備方法流程如上圖所示。首先,將襯底層1在高溫的氫氣環境中進行熱處理10分鐘,清潔表面,然后再進行低溫處理,可以得到生長緩沖層2。繼續進行高溫處理,即可生長出非摻雜的GaN層3,此時再用硅摻雜 GaN層,就可以得到生長N型4。
在N型接觸層4上交替生長十層第一子層a和十層第二子層b,形成超晶格結構,生長溫度為1220℃。針對第一子層a,采用N型摻雜的A1xGa1-x(0<x<1)作為生長材料;而第二子層b,采用N型摻雜的GaN作為生長材料。并且均勻改變Al 的濃度,在一定時間之后,就會形成生長N型擴展層5。
然后,為了制備生長多量子阱層6,我們可以在N型擴展層5上交替生長八層量子阱層和八層量子壘層。其中,量子阱層采用lnGa作為生長材料,生長溫度為850℃。量子壘層采用GaN作為生長材料,生長溫度為950℃。
最后,采用高純H2或者N2作為載氣,TMGa、TMAl、TMln和NH3分別作為Ga源、Al源、In源和N源。通過金屬有機化學氣相沉積設備或者其他設備完成外延片生長片,進而得到生長P型層7。
華燦光電此發明采用N型摻雜的A1xGa1-x作為生長材料的第一子層、N型摻雜的GaN作為生長材料的第二子層,它倆交替形成N型擴展層,使電子在進入多量子阱層之前速度降低,同時防止了部分空穴直接躍遷進入N型層,從而使電子和空穴在多量子阱層充分復合發光,提高了發光二極管的發光效率。另外,N型擴展層的超品格結構可以有效降低外延片中的應力和缺陷,提升發光二極管的內量子效率。
-
led
+關注
關注
242文章
23252瀏覽量
660595 -
華燦光電
+關注
關注
3文章
136瀏覽量
32046
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論