具有抗衰层的发光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发光二极管，尤其涉及一种具有抗衰层的发光二极管。
【背景技术】
[0002]发光二极管(英文lighting emitting d1de，简称LED)现阶段已经大规模应用于人类社会的各种照明、显示、指示等场合，多为无机半导体材料构成，在应用中以长寿命，高可靠性，高节能性，高转换效率等诸多优点著称。因此，构成了固态照明中的核心器件，时至今日，已然形成了规模巨大的产业，成为促进国民经济发展的重要推动力。
[0003]发光二极管(LED)的技术发展所追求的目标，一是更高的亮度，二是更高的转换效率。无论对于砷化镓(GaAs)基的红光，黄光及黄绿光发光二极管，还是氮化镓(GaN)基的蓝光、蓝光及紫光发光二极管，以及砷化镓铝(AlGaAs)基的红外发光二极管，基本采取的是提升内量子效率与外量子效率并举的方法来提高其亮度，其中，内量子效率的提高主要采取的方法是优化有源区的生长参数，采用纯度更高的源材料，提高量子阱(超晶格)的限制作用等手段来实行的；外量子效率的提高则通过外延生长相应波长的分布布拉格反射器，化学抛光使表面粗化，采用折射率更加适合的材料以完成键合工艺等手段来实现。
[0004]经过长时间的发展，在半导体照明产业技术发展的促进作用下，现有的砷化镓(GaAs)基磷化铝镓铟(InAlGaP)四元系发光二极管发光波长覆盖了从黄绿光(570nm)到黄光(590nm)到橙光(605nm)到红光(625nm)的波段，在极致条件下已能外延出用于农业生产方面的660nm波段的长波长红光，并且亮度及均匀性均得到了大幅度的提高，大大增加了产品的应用范围。但是，对于磷化铝镓铟(InAlGaP)四元系发光二极管而言，尤其是黄光及黄绿光发光二极管，由于其在外延生长过程中发光核心区的铝组分的含量较高(黄光10%以上，黄绿光30%以上)，因此，在生长过程中首先磷化铝镓铟(InAlGaP)四元合金发生合金有序现象的几率会大大增加，使波长发生偏离。克服合金有序现象的手段可以通过选择合适晶面的衬底、优化生长外延工艺参数、合理进行掺杂等手段予以避免;其次，因铝元素与生长气氛中所残存的氧杂质的结合异常稳定，常常会导致在量子阱有源区内形成深能级，这些深能级在发光过程中起到了非常不利的作用，在复合载流子过程中，并不提供发光机制，而且，还会形成热能向外释放，使得量子阱有源区的温度进一步提高，从而导致黄光及黄绿光发光二极管(LED)的寿命问题较之红光更为突出。这一问题可以通过采用纯度更高的源材料(包括V族源和MO源以及掺杂源)、优化生长工艺等技术手段加以抑制。
[0005]目前，市场上发光二极管的寿命检测比较严格，通常认为:室温时168小时30毫安(mA)工作电流条件下的衰减不能大于10%，这对于GaAs基发光二极管(LED)尤其是黄光及黄绿光发光二极管(LED)的大规模市场化运用提出了很有难度的挑战。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种具有抗衰层的发光二极管，其通过在分布布拉格反射器(DBR)与η型磷化铝铟(InAlP)限制层之间插入一层经过设计的砷磷化铝铟(InxAh-xAsyPn)抗衰层，不仅可以将分布布拉格反射器(DBR)中的砷化铝(AlAs)层与η型磷化铝铟(InAlP)限制层之间由于V族元素切换(As-P)以及III族元素(Ιη，Α1)配比发生改变，而导致的表面态的面密度有效降低，从而，降低载流子受到该界面处界面散射的几率，增加了载流子注入效率，有效地降低了因晶格散射造成的温度升高对生长于其上的量子阱有源区的负面效应:而且，还可以在不影响发光二极管的电流-电压特性的前题下，进一步降低黄光发光二极管的寿命衰减。
[0007]本实用新型的目的是由以下技术方案实现的:
[0008]—种具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:设有:一砷化镓(GaAs)衬底，该砷化镓(GaAs)衬底上设有分布布拉格反射器(DBR)，分布布拉格反射器(DBR)上设有η型砷磷化铝铟(InxAl1-XAsyP1-y)抗衰层，η型砷磷化铝铟(InxAl1-XAsyP1-y)抗衰层上设有η型限制层，η型限制层上设有构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区，多量子阱有源区上设有P型限制层;P型限制层上设有P型窗口层、P型窗口层上设有P型盖帽层，通过上述层结构的相互连接构成一发光二极管结构。
[0009]所述上述分布布拉格反射器(DBR)由交替的高折射率的砷化镓(GaAs)材料和低折射率砷化铝镓(AlxGa1IAs)材料交替生长所组成，其中，X的范围为:0-1。
[0010]所述η型抗衰层为:砷磷化铝铟(InxAl1-XAsyP1-y)材料，其中，X的范围为0-0.05，y的范围为0.95-1。
[0011]所述η型限制层为:磷化铝铟(Ιηο.5Α1ο.5Ρ)或磷化铝镓铟{In0.S(AlxGa1-X)0.5P}材料，其中，X的范围为0-1。
[0012]所述多量子阱有源区为:不同组分的磷化铝镓铟、磷化铝镓铟[Im^(AlxGa1-X)0.5P/In0.5(AlyGa1-y)0.5P]材料。
[0013]所述P型限制层为磷化铝铟(InAlP)材料。
[0014]所述窗口层为P型磷化镓(GaP)材料。
[0015]所述盖帽层为:P型砷化镓(GaAs)材料。
[0016]本实用新型的有益效果:本实用新型由于采用上述技术方案，其通过在分布布拉格反射器(DBR)与η型磷化铝铟(InAlP)限制层之间插入一层经过设计的砷磷化铝铟(InxAlhAsyPh)抗衰层，不仅可以将分布布拉格反射器(DBR)中的砷化铝(AlAs)层与η型磷化铝铟(InAlP)限制层之间由于V族元素切换(As-P)以及III族元素(Ιη，Α1)配比发生改变，而导致的表面态的面密度有效降低，从而，降低载流子受到该界面处界面散射的几率，增加了载流子注入效率，有效地降低了因晶格散射造成的温度升高对生长于其上的量子阱有源区的负面效应:而且，还可以在不影响发光二极管的电流-电压特性的前题下，进一步降低黄光发光二极管的寿命衰减。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型结构不意图。
[0018]图中主要标号说明:
[0019]1.砷化镓(GaAs)衬底、2.分布布拉格反射器(DBR)、3.η型砷磷化铝铟(InxAl1-XAsyP1I)抗衰层、4.η型限制层、5.多量子阱有源区、6.P型限制层、7.P型窗口层、8.P型盖帽层。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，本实用新型设有:砷化镓(GaAs)衬底I，砷化镓(GaAs)衬底I上设有分布布拉格反射器(DBR)2，分布布拉格反射器(DBR)2上设有η型砷磷化铝铟(InxAl1-xAsyPh)抗衰层3，n型砷磷化铝铟(InxAlhAsyPH)抗衰层3上设有η型限制层4，n型限制层4上设有构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区5，多量子阱有源区5上设有P型限制层6 ;p型限制层6上设有P型窗口层7，P型窗口层7上设有P型盖帽层8，通过上述层结构的相互连接构成一发光二极管结构。
[0021 ]上述分布布拉格反射器(DBR) 2由交替的高折射率的砷化镓(GaAs)材料和低折射率砷化铝镓(AlxGa1IAs)材料交替生长所组成，其中，X的范围为:0-1 ;n型抗衰层3为砷磷化铝铟(11^11—土办1)材料，其中4的范围为0-0.05，7的范围为0.95-1。
[0022]上述η型限制层4为磷化铝铟(Ιηο.5Α1ο.5Ρ)或磷化铝镓铟{In0.S(AlxGa1-X)0.5P}材料，其中，X的范围为0-1。
[0023]上述多量子阱有源区5为:不同组分的磷化铝镓铟、磷化铝镓铟[Imh5(AlxGa1-X)
0.5P/In0.5(AlyGa1-y)0.5P]材料。
[0024]上述P型限制层6为磷化铝铟(InAlP)材料。
[0025]上述窗口层7为P型磷化镓(GaP)材料。
[0026]上述盖帽层8为:P型砷化镓(GaAs)材料。
[0027]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:设有:一砷化镓(GaAs)衬底，该砷化镓(GaAs)衬底上设有分布布拉格反射器(DBR)，分布布拉格反射器(DBR)上设有η型砷磷化铝铟(InxAl1-XAsyP1-y)抗衰层，η型砷磷化铝铟(InxAl1-XAsyP1-y)抗衰层上设有η型限制层，η型限制层上设有构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区，多量子阱有源区上设有P型限制层;P型限制层上设有P型窗口层、P型窗口层上设有P型盖帽层，通过上述层结构的相互连接构成一发光二极管结构。2.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述上述分布布拉格反射器(DBR)由交替的高折射率的砷化镓(GaAs)材料和低折射率砷化铝镓(AlxGa1-xAs)材料交替生长所组成，其中，X的范围为:0-1。3.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述η型抗衰层为:砷磷化铝铟(11^11—土办1)材料，其中^的范围为0-0.05，7的范围为0.95-1。4.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述η型限制层为:磷化铝铟(Imx5AU5P)或磷化铝镓铟{Ιηο.5(Α1χ6&1—χ)ο.5Ρ}材料，其中，X的范围为0-1。5.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述多量子阱有源区为:不同组分的磷化铝镓铟、磷化铝镓铟[Imx5UlxGa1-xksP/In0.KAlyGai—y)Q.5P]材料。6.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述P型限制层为磷化铝铟(InAlP)材料。7.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述窗口层为P型磷化镓(GaP)材料。8.根据权利要求1所述的具有抗衰层的发光二极管，其特征在于:所述盖帽层为:P型砷化镓(GaAs)材料。
【专利摘要】一种具有抗衰层的发光二极管，设有：一砷化镓衬底，该砷化镓衬底上设有分布布拉格反射器，分布布拉格反射器上设有n型砷磷化铝铟抗衰层，n型砷磷化铝铟抗衰层上设有n型限制层，n型限制层上设有构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区,多量子阱有源区上设有p型限制层；p型限制层上设有P型窗口层、P型窗口层上设有P型盖帽层，通过上述层结构的相互连接构成一发光二极管结构。本实用新型通过在分布布拉格反射器与n型磷化铝铟限制层之间插入一层经过设计的砷磷化铝铟抗衰层，不仅可以降低载流子受到该界面处界面散射的几率，增加了载流子注入效率，有效地降低了生长于其上的量子阱有源区的负面效应：而且，还可以进一步降低发光二极管的寿命衰减。
【IPC分类】H01L33/30, H01L33/02, H01L33/10
【公开号】CN205231094
【申请号】CN201520930868
【发明人】王晓晖, 刘佩, 张业民, 陈宇, 张荣勤, 宋京
【申请人】天津中环新光科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月20日