一种蓝绿发光二极管及其外延方法与流程

文档序号:15077736发布日期:2018-08-01 02:26阅读:866来源:国知局

本发明涉及发光二极管技术领域,尤其是指一种蓝绿发光二极管及其外延方法。



背景技术:

现有技术中,绿光发光二极管由于波长较长,有源区材料的in组分相对较高,因此有源区内聚集的应力较大,晶体质量相对来说较低。而且由于生长量子阱时的in浓度较高,容易导致in析出,不仅对有源区晶体质量变差,对后续的p型晶体质量也造成影响,导致表面产生彩斑,使得整个器件的发光效率下降。

有鉴于此,本发明研发一种克服所述缺陷的蓝绿发光二极管及其外延方法,本案由此产生。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种蓝绿发光二极管及其外延方法,以提高有源区的晶体质量,从而有效提高内量子效率。

为达成上述目的,本发明的解决方案为:

一种蓝绿发光二极管,包括有源区,该有源区由从下至上依次生成的低温前阱层、量子阱、盖帽层和量子垒多个循环组成,该盖帽层由生长温度阶梯式升温的第一盖帽层、第二盖帽层和第三盖帽层组成。

进一步,低温前阱层、量子阱和第一盖帽层的生长温度为650-800摄氏度,第二盖帽层的生长温度为较第一盖帽层升高大于零摄氏度且小于50摄氏度,第三盖帽层的生长温度为较第一盖帽层升高大于50摄氏度且小于120摄氏度。

进一步,盖帽层的材质为gan、aln、algan、gainn、algainn中的一种。

一种蓝绿发光二极管的外延方法,包括以下步骤:在量子阱上从下至上依次生长第一盖帽层、第二盖帽层和第三盖帽层,生长温度阶梯式升温。

进一步,在量子阱上生长第一盖帽层,生长温度为650-800摄氏度,生长压力为100-400乇,采用无氢气环境下,生长一层厚度小于5埃的第一盖帽层;

在第一盖帽层上生长第二盖帽层,生长温度升高至中高温度,生长温度为较第一盖帽层升高大于零摄氏度且小于50摄氏度,降低生长压力,较第一盖帽层降低大于零且小于100乇,采用无氢气环境下,降低生长速率至低于0.2埃/s生长一层厚度小于3埃的第二盖帽层;

在第二盖帽层上生长第三盖帽层,生长温度为较第一盖帽层升高大于50摄氏度且小于120摄氏度,采用少氢气环境下,提高生长速率至第二盖帽层生长速率的2倍以上,生长一层厚度小于7埃的第三盖帽层。

进一步,量子阱上生长在低温前阱层上,低温前阱层的生长温度为650-800摄氏度,生长压力为100-400乇。

进一步,在第三盖帽层上生长量子垒,量子垒的生长温度为650-800摄氏度。

进一步,盖帽层的材质为gan、aln、algan、gainn、algainn中的一种。

采用上述方案后,本发明在有源区量子阱和量子垒之间生成盖帽层,盖帽层采用阶梯式升温生长第一盖帽层、第二盖帽层和第三盖帽层,使得量子阱的in被盖帽层盖得更好,减小后续外延量子垒时发生in析出的情况,使得量子垒的生长温度可以升得更高,提高有源区的晶体质量,有效地增加发光二极管内量子效率。

附图说明

图1是本发二极管的结构示意图;

图2是本发明有源区的结构示意图;

图3是本发明的生长曲线图。

标号说明

衬底1缓冲层2

非故意掺杂层3第一型导电层4

有源区5低温前阱层51

量子阱52盖帽层53

第一盖帽层531第二盖帽层532

第三盖帽层533量子垒54

电子阻挡层6第二型导电层7

欧姆接触层8电流扩展层9。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

请参阅图1至图3所述,本发明揭示的一种蓝绿发光二极管,在衬底1上生长缓冲层2,在缓冲层2上生长非故意掺杂层3,非故意掺杂层3材质为gan,在非故意掺杂层3上生长第一型导电层4,第一型导电层4材质为gan,在第一型导电层4上生长有源区5,在有源区5上生长电子阻挡层6,电子阻挡层6材质为algan,在电子阻挡层6上生长第二型导电层7,第二型导电层7材质为gan,在第二型导电层7上生长欧姆接触层8,在欧姆接触层8上生长电流扩展层9,电流扩展层9的材质为ito。

如图2所述,有源区5由从下至上依次生成的低温前阱层51、量子阱52、盖帽层53和量子垒54多个循环组成,该盖帽层由生长温度阶梯式升温的第一盖帽层531、第二盖帽层532和第三盖帽层533组成。盖帽层53的材质为gan、aln、algan、gainn、algainn中的一种。

低温前阱层51、量子阱52、第一盖帽层531和量子垒54的生长温度为650-800摄氏度,即有源区mqw的通常生长温度。第二盖帽层532的生长温度为较第一盖帽层531升高大于零摄氏度且小于50摄氏度,第三盖帽层533的生长温度为较第一盖帽层531升高大于50摄氏度且小于120摄氏度。

本发明还揭示一种蓝绿发光二极管的外延方法,包括以下步骤:

一,在量子阱52上生长第一盖帽层531,生长温度为650-800摄氏度,生长压力为100-400乇,采用无氢气环境下,生长一层厚度小于5埃的第一盖帽层531;量子阱52上生长在低温前阱层51上,低温前阱层51的生长温度为650-800摄氏度,生长压力为100-400乇。通过步骤一尽量将in保留在量子阱里面,但由于in的特性,依然会有些in会析出,因此采用下一步骤二。

二,在第一盖帽层531上生长第二盖帽层532,生长温度升高,生长温度为较第一盖帽层531升高大于零摄氏度且小于50摄氏度,降低生长压力,较第一盖帽层531降低大于零且小于100乇,采用无氢气环境下,降低生长速率至低于0.2埃/s生长一层厚度小于3埃的第二盖帽层532。采用该低速中温的生长方法,通过提高温度使得表面in析出严重的区域in可以扩散或逃逸;通过降低生长速率,使得盖帽层界面上的晶体质量逐步得到改善。为了使得后续量子垒获得更好的晶体质量。

三,在第二盖帽层532上生长第三盖帽层533,生长温度为较第一盖帽层531升高大于50摄氏度且小于120摄氏度,采用少氢气环境下,提高生长速率至第二盖帽层532生长速率的2倍以上,生长一层厚度小于7埃的第三盖帽层533。通过第三盖帽层的生长,使得温度可以较容易地过渡到较高温度生长量子垒,且避免温度升高过高导致的in析出。保证了有源区的晶体质量,有效提高内量子效率。

四,在第三盖帽层533上生长量子垒54,量子垒54的生长温度为650-800摄氏度,即有源区mqw的通常生长温度。

本发明在有源区量子阱52和量子垒54之间生成盖帽层53,盖帽层53采用阶梯式升温生长第一盖帽层531、第二盖帽层532和第三盖帽层533,使得量子阱52的in被盖帽层盖得更好,减小后续外延量子垒54时发生in析出的情况,使得量子垒54的生长温度可以升得更高,提高有源区5的晶体质量,有效地增加发光二极管内量子效率。



技术特征:

技术总结
本发明公开一种蓝绿发光二极管,包括有源区,该有源区由从下至上依次生成的低温前阱层、量子阱、盖帽层和量子垒多个循环组成,该盖帽层由生长温度阶梯式升温的第一盖帽层、第二盖帽层和第三盖帽层组成。本发明还公开一种蓝绿发光二极管的外延方法。本发明可以提高有源区的晶体质量,从而有效提高内量子效率。

技术研发人员:林志伟;陈凯轩;卓祥景;姜伟;汪洋;童吉楚;陈亮;李俊贤;吴奇隆;刘英策
受保护的技术使用者:厦门乾照光电股份有限公司
技术研发日:2017.01.19
技术公布日:2018.07.31
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