一种氮化物发光二极管的制作方法

本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管。

背景技术：

现今，发光二极管（led），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因氮化物发光二极管的底层存在缺陷，导致生长量子阱时缺陷延伸会形成v-pits。v-pits的侧壁的势垒大于多量子阱的势垒，导致电子不易跃迁进入v-pits的缺陷非辐射复合中心，同时，v-pits侧壁可对多量子阱发出的光进行反射，改变发光角度，降低全反射角对出光影响，提升光提取效率，提升发光效率和发光强度。同时，v-pits之间形成类似铟组分的涨落区域和量子尺寸区域，可以提升量子阱内电子和空穴的量子限制效应，提升电子和空穴的复合几率。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管，通过在多量子阱和电子阻挡层之间或电子阻挡层和p型氮化物半导体之间制作至少一层v-pits调制填充层，所述v-pits调制填充层由v-pits开口封闭层和v-pits开口开启层构成的周期结构组成，通过v-pits的开口的张大和缩小形成的周期性量子结构，提升p型空穴注入量子阱的效率和局域量子限制效应，提升电子和空穴的复合几率，并提升对量子阱出射光的反射和散射，提升发光二极管的发光效率。

一种具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管，包括：n型氮化物半导体，具有v-pits的多量子阱，v-pits调制填充层，电子阻挡层以及p型氮化物半导体，其特征在于：多量子阱和电子阻挡层之间或电子阻挡层和p型氮化物半导体之间至少具有一层v-pits调制填充层，所述v-pits调制填充层由v-pits开口封闭层和v-pits开口开启层构成的周期结构组成，形成v-pits的开口的张大和缩小形成的周期性量子结构。

进一步地，所述v-pits调制填充层由v-pits开口封闭层和v-pits开口开启层组成的周期结构的周期数为n，其中n≥2，第一层和最后一层均为v-pits开口封闭层。

进一步地，所述v-pits调制填充层的v-pits开口封闭层形成v-pits的开口尺寸为5~50nm，v-pits的开口角度为50°~60°；所述v-pits开口开启层形成的v-pits的开口尺寸为50~500nm，v-pits的开口角度为55°~70°。

进一步地，所述每一周期的v-pits开口封闭层由氮化镓gan组成，生长温度为800-1000°c，厚度为50~500nm，mg掺杂浓度为1.0e19~1.0e20cm^-3。

进一步地，所述每一周期的v-pits开口开启层由alxinyga1-x-yn组成，其中0.2≤x≤1，0≤y≤0.2，in组分低于多量子阱的in组分，生长温度为700~800°c，厚度为50~500nm，该层无mg掺杂。

附图说明

图1为传统多量子阱具有v-pits的氮化物发光二极管示意图。

图2为本发明实施例的具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管的示意图。

图3为本发明实施例的具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管的v-pits开口封闭层和开口开启层的示意图。

图4为本发明实施例的具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管的v-pits开口封闭层和开口开启层的开口示意图。

图5为本发明实施例的具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管的v-pits开口封闭层和开口开启层形成周期结构对光的反射和散射的效果图。

图示说明：100：衬底，101：缓冲层，102：n型氮化物半导体，103：多量子阱，104：v-pits，105：电子阻挡层，106：p型氮化物半导体，107：p型接触层，108：v-pits调制填充层，108a：v-pits开口封闭层，108b：v-pits开口开启层，108c：v-pits开口封闭层的开口，108d：v-pits开口开启层的开口。

具体实施方式

传统的氮化物发光二极管，因晶格失配和热失配在氮化物生长过程中会形成缺陷，生长多量子阱时该位错会延伸形成v-pits，如图1所示；因v-pits的侧壁的势垒大于多量子阱的势垒，导致电子不易跃迁进入v-pits的缺陷非辐射复合中心，同时，v-pits侧壁可对多量子阱发出的光进行反射，可改变发光角度，降低全反射角对出光影响，提升光提取效率，提升发光效率和发光强度。同时，v-pits之间形成类似铟组分的涨落区域和量子尺寸区域，可以提升量子阱内电子和空穴的量子限制效应，提升电子和空穴的复合几率。

本实施例的一种具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管，如图2和3所示，通过在多量子阱和电子阻挡层之间或电子阻挡层和p型氮化物半导体之间制作至少一层v-pits调制填充层108，所述v-pits调制填充层由v-pits开口封闭层108a和v-pits开口开启层108b构成的周期结构组成，通过v-pits的开口的张大和缩小形成的周期性量子结构，提升p型空穴注入量子阱的效率和局域量子限制效应，提升电子和空穴的复合几率，并提升对量子阱出射光的反射和散射，提升发光二极管的发光效率。

如图2~4所示，一种具有v-pits调制填充层的氮化物发光二极管，依次包括：衬底100，缓冲层101，n型氮化物半导体102，具有v-pits104的多量子阱103，v-pits调制填充层108，电子阻挡层105，p型氮化物半导体106和p型接触层107，多量子阱103和电子阻挡层105之间或电子阻挡层105和p型氮化物半导体106之间至少具有一层v-pits调制填充层，所述v-pits调制填充层108由v-pits开口封闭层108a和v-pits开口开启层108b构成的周期结构组成，形成v-pits的开口的张大和缩小形成的周期结构。

进一步地，所述的v-pits调制填充层108由v-pits开口封闭层108a和v-pits开口开启层108b组成的周期结构的周期数为n，其中n≥2，第一层和最后一层均为v-pits开口封闭层108a。

进一步地，所述的v-pits调制填充层108的v-pits开口封闭层108a形成v-pits的开口108c尺寸为5~50nm，v-pits的开口角度为50°~60°；所述v-pits开口开启层形成的v-pits的开口108d尺寸为50~500nm，v-pits的开口角度为55°~70°。

进一步地，所述每一周期的v-pits开口封闭层108a由gan组成，生长温度为800-1000°c，厚度为50~500nm，mg掺杂浓度为1.0e19~1.0e20cm^-3。

进一步地，所述每一周期的v-pits开口开启层108b由alxinyga1-x-yn组成，其中0.2≤x≤1，0≤y≤0.2，in组分低于多量子阱的in组分，生长温度为700~800°c，厚度为50~500nm，该层无mg掺杂。

如图5所示，通过在多量子阱103中的v-pits105上方制作v-pits调制填充层108，制作v-pits开口封闭层108a和v-pits开口开启层108b构成的周期结构，形成v-pits的开口的张大和缩小形成的周期性量子结构。因v-pits开口封闭层108a形成的v-pits的开口角度为50°~60°，而v-pits开口开启层108b形成的v-pits的开口角度为55°~70°，使两者之前形成角度偏差，使多量子阱104出射的光在经过该开口大小不同的v-pits调制填充层108时产生光的反射和散射。同时，v-pits调制填充层108形成开口大小不同的量子结构，还可提升p型空穴注入量子阱的效率和局域量子限制效应，提升电子和空穴的复合几率，从而提升发光二极管的发光效率。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。