N层。
[0051]本实施方式中轻掺杂n-GaN层和重掺杂n+GaN层均为Si掺杂，轻掺杂n_GaN层的掺杂浓度为2E17cnT3?2E18cm Λ重掺杂n+GaN层的掺杂浓度为2E18cnT3?6E18cm Λ
[0052]进一步地，本实施方式中轻掺杂n-GaN层的厚度为2?8纳米，重掺杂n+GaN层的厚度为4?20纳米；A1N层的厚度为0.6?2纳米。
[0053]本发明中轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层交替堆叠结构组成的电子发射层中Si的掺杂浓度、轻、高掺杂n-GaN层厚度及AlN层厚度都是可以优化组合调节的。AlN比低铝组份的AlGaN材料具有更强的极化效应，较小厚度的AlN层(势皇层)可以在AlN/GaN界面诱导出更高浓度的二维电子气。通过调节优化组合、AlN与高低浓度的nGaN形成最优的二维电子气结构组成，抑制在大电流注入下电子溢流到非量子阱区与空穴发生非辐射复合，提高电子的横向扩展效率，从而提高LED在大电流注入下的发光效率。
[0054]优选的，轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层二维电子气结构电子发射层为3-10对，此结构对数〈3对时，大电流下多重量子阱对电子的限域作用会减弱，对数>10对时，由于GaN与AlN较大的晶格失配，会导致晶体质量下降，此两点均会导致LED光电性能的下降。
[0055]本实施方式中衬底选用蓝宝石衬底，而外延层选用GaN外延层，在其他实施方式中，衬底也可以为Si衬底、SiC衬底等，外延层也可以为GaAs、InP、InGaAsP等。
[0056]相应地，本发明还公开了一种具有二维电子气结构的GaN基LED器件的制备方法，包括:
[0057]提供一衬底；
[0058]在衬底上生长GaN成核层；
[0059]在GaN成核层上生长GaN缓冲层；
[0060]在GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层；
[0061 ] 在非掺杂GaN层上生长N型GaN层；
[0062]在N型GaN层上生长二维电子气结构，所述二维电子气结构为若干对轻掺杂n_GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层从下向上交替堆叠组成的电子发射层；
[0063]在二维电子气结构上生长多量子阱发光层；
[0064]在多量子阱发光层上生长P型GaN层；
[0065]在P型GaN层上生长P型GaN接触层。
[0066]优选地，二维电子气结构包括3?10对从下向上交替堆叠的轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层。
[0067]进一步地，GaN缓冲层为低温GaN缓冲层，其生长温度为530°C到550°C。
[0068]综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0069]LED器件中若干对轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层交替堆叠组成的电子发射层，可有效抑制在大电流注入下电子溢流到非量子阱区与空穴发生非辐射复合，同时借助二维电子气来提高电子的横向扩展效率，以提高LED在大电流注入下的发光效率。
[0070]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0071]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种具有二维电子气结构的GaN基LED器件，其特征在于，所述LED器件从下向上依次包括: 衬底； 位于衬底上的GaN成核层； 位于GaN成核层上的GaN缓冲层； 位于GaN缓冲层上的非掺杂GaN层； 位于非掺杂GaN层上的N型GaN层； 位于N型GaN层上的二维电子气结构，所述二维电子气结构为若干对轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层从下向上交替堆叠组成的电子发射层； 位于二维电子气结构上的多量子阱发光层； 位于多量子阱发光层上的P型GaN层。
2.根据权利要求1所述的GaN基LED器件，其特征在于，所述二维电子气结构包括3?10对从下向上交替堆叠的轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层。
3.根据权利要求1所述的GaN基LED器件，其特征在于，所述二维电子气结构中轻掺杂n-GaN层的厚度为2?8纳米，重掺杂n+GaN层的厚度为4?20纳米。
4.根据权利要求1所述的GaN基LED器件，其特征在于，所述二维电子气结构中AlN层的厚度为0.6?2纳米。
5.根据权利要求1所述的GaN基LED器件，其特征在于，所述轻掺杂n_GaN层和重掺杂n+GaN层均为Si掺杂，轻掺杂n_GaN层的掺杂浓度为2E17cnT3?2E18cnT3，重掺杂n+GaN层的惨杂浓度为2E18cm 3?6E18cm 3。
6.根据权利要求1所述的GaN基LED器件，其特征在于，所述P型GaN层上还包括P型GaN接触层。
7.—种如权利要求1所述的具有二维电子气结构的GaN基LED器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括: 提供一衬底； 在衬底上生长GaN成核层； 在GaN成核层上生长GaN缓冲层； 在GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层； 在非掺杂GaN层上生长N型GaN层； 在N型GaN层上生长二维电子气结构，所述二维电子气结构为若干对轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层从下向上交替堆叠组成的电子发射层； 在二维电子气结构上生长多量子阱发光层； 在多量子阱发光层上生长P型GaN层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述二维电子气结构包括3?10对从下向上交替堆叠的轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层。
【专利摘要】本发明公开了一种具有二维电子气结构的GaN基LED器件及其制备方法，所述LED器件包括：衬底、GaN成核层、GaN缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、二维电子气结构、多量子阱发光层、P型GaN层。本发明LED器件中二维电子气结构为若干对轻掺杂n-GaN层/AlN层/重掺杂n+GaN层从下向上交替堆叠组成的电子发射层，可有效抑制在大电流注入下电子溢流到非量子阱区与空穴发生非辐射复合，同时借助二维电子气来提高电子的横向扩展效率，以提高LED在大电流注入下的发光效率。
【IPC分类】H01L33-32, H01L33-00, H01L33-14, H01L33-06
【公开号】CN104779331
【申请号】CN201510109087
【发明人】刘恒山, 冯猛, 蔡睿彦, 陈立人
【申请人】聚灿光电科技股份有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月12日