一种AlGaInP发光二极管外延片的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种AlGaInP发光二极管外延片，在图案化后的n-GaAs衬底上外延生长n-GaAs纳米棒核层，然后在n-GaAs纳米棒侧壁上依次外延生长n-InAlP限制层，(AlxGa1-x)0.5In0.5P/(AlyGa1-y)0.5In0.5P多量子阱有源层，p-InAlP限制层，p-GaP覆盖层。其制备方法是：采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法在n-GaAs衬底上外延生长各层。核-多壳层结构加强了载流子的限制且可抑制载流子在界面处的复合几率和散射几率。LED有源区层生长在纳米棒圆柱形表面，增加了发光面积，可以大大提高发光效率。半导体纳米棒的非平面的几何形状可增加光提取效率，且根据量子约束效应，通过改变纳米棒直径，可以实现多色发光。
【专利说明】—种AIGalnP发光二极管外延片
【技术领域】
[0001]本实用新型属于发光二极管的外延【技术领域】，特别是一种高效率的AIGalnP的发光二极管外延片，涉及发光二极管外延片亮度提高和制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，一维纳米材料由于其新颖的物理、化学性质在纳米器件等诸多领域所展示的潜在的应用前景，已成为当今纳米材料的前沿和研究热点。一维纳米材料的直径小，存在显著的量子尺寸效应，特有的吸收、光发射、光学非线性性质，使其在非线性光学仪器、分子器件、光电器件、新型电子器件以及半导体技术等方面有广泛的应用。一维纳米材料可以用来制备纳米尺度的元器件，如:激光器、发光二极管、场效应晶体管等。由于具有较高的发光效率，半导体纳米棒阵列被认为是一种理想的发光材料。另外，由于量子局限效应，纳米棒具有比体材料更好的发光性能。以纳米棒作为发光二极管的有源层，可以大大提高发光效率。纳米棒的非平面的几何形状可增加光提取效率，且根据量子约束效应，通过改变纳米棒直径，可以实现多色发光。
[0003]目前红黄光LED主要采用平面多量子讲(multiple quantum well,MQff)结构作为有源层，即在衬底上依次生长量子阱层和量子垒层来形成有源区，同时这种平面量子阱有源区也决定了 LED的有效面积，因此发光面积会受到衬底尺寸的限制。基于纳米棒LED结构中，核-壳结构LED的外表面都是有效发光面积，可以使衬底得到有效利用。与传统的平面LEDs相比，纳米棒LED有其独特的优点，拥有低的缺陷密度，准自由站立，不存在由材料热膨胀系数不同所产生的应力，在大尺寸的衬底上生长LED时不存在衬底的弯曲问题等。
实用新型内容
[0004]为解决以上问题，本实用新型提供一种AIGalnP发光二极管外延片，其特征在于:所述外延片的结构为:在图案化后的n-GaAs衬底上外延生长n_GaAs纳米棒核层
(1)，然后在n-GaAs纳米棒侧壁上依次外延生长η-ΙηΑ1Ρ限制层(2)，(AlxGai_丄.5InQ.5P/(AlyGahUr^P有源层(3)，ρ-ΙηΑ1Ρ限制层(4)，p_GaP覆盖层(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多壳层结构。
[0005]进一步地，所述外延片采用n-GaAs纳米棒作为核层，纳米棒的长径比为0.8-5。
[0006]进一步地，所述外延片采用η-ΙηΑ1Ρ作为η限制层，η限制层用Si2H6作为η型掺杂源；用ρ-ΙηΑ1Ρ层作为p限制层，p限制层用Cp2Mg作为p型掺杂源。
[0007]进一步地，所述外延片采用多量子阱层作为有源层，0〈x〈0.3，0.5〈y〈l，量子阱个数为5_15个。
[0008]本实用新型还提供一种AIGalnP发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤:
[0009]1)以图案化后的n-GaAs衬底作为基板；
[0010]2)在上述基板上采用金属有机化学气相沉积的方法(M0CVD) —次性依次沉积n-GaAs 纳米棒核层，n-1nAlP 限制层，(AlxGai_x) 0.5In0.5P/ (AlyGai_y) 0.5In0.5P 多量子阱有源层，P-1nAlP限制层，p-GaP覆盖层。
[0011]本实用新型的优点是:采用了 n-GaAs核-多壳层结构。核_多壳层结构加强了载流子的限制且可抑制载流子在界面处的复合几率和散射几率。另外，由于量子局限效应，纳米棒具有比体材料更好的发光性能。LED有源区层生长在纳米棒圆柱形表面，增加了发光面积，可以大大提高发光效率。半导体纳米棒的非平面的几何形状可增加光提取效率，且根据量子约束效应，通过改变纳米棒直径，可以实现多色发光。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]通过参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例，本实用新型的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中:
[0013]图1为本实用新型的一种AlGaInP发光二极管外延片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]在下文中，现在将参照附图更充分地描述本实用新型，在附图中示出了各种实施例。然而，本实用新型可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本实用新型的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0015]在下文中，将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。
[0016]参考附图1，本实用新型提供一种AlGaInP发光二极管外延片，其特征在于:所述外延片的结构为:在图案化后的n-GaAs衬底上外延生长n_GaAs纳米棒核层(I),然后在n-GaAs纳米棒侧壁上依次外延生长η-ΙηΑ1Ρ限制层⑵，(AlxGa1J 0.5In0.5P/(AlyGa1I)a5Ina5P有源层(3)，ρ-ΙηΑ1Ρ限制层(4)，p_GaP覆盖层(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多壳层结构。
[0017]所述外延片采用n-GaAs纳米棒作为核层，纳米棒的长径比为0.8-5。
[0018]所述外延片采用η-ΙηΑ1Ρ作为η限制层，η限制层用Si2H6作为η型掺杂源；用ρ-ΙηΑΙΡ层作为P限制层，P限制层用Cp2Mg作为p型掺杂源。
[0019]所述外延片采用(AlxGa1Ja5Ina5P/(AlyGa1)a5Ina5P多量子阱层作为有源层，0〈χ〈0.3，0.5〈y〈l，量子阱个数为5-15个。
[0020]本实用新型还提供一种AlGaInP发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤:
[0021]I)以图案化后的n-GaAs衬底作为基板；
[0022]2)在上述基板上采用金属有机化学气相沉积的方法(MOCVD) —次性依次沉积n-GaAs 纳米棒核层，η-ΙηΑ1Ρ 限制层，(AlxGa1J 0.5In0.5P/ (AlyGa1^y) 0.5In0.5P 多量子阱有源层，P-1nAlP限制层，p-GaP覆盖层。
[0023]以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。本实用新型可以有各种合适的更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种AlGaInP发光二极管外延片,其特征在于:所述外延片的结构为:在图案化后的n-GaAs衬底上外延生长n_GaAs纳米棒核层(I),然后在n_GaAs纳米棒侧壁上依次外延生长η-ΙηΑ1Ρ限制层(2)， (AlxGa1JCl5Ina5P/(AlyGa1JCl5Ina5P 有源层⑶，Ρ-ΙηΑΙΡ 限制层(4)，ρ-GaP 覆盖层(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多壳层结构。
2.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管外延片，其特征在于:所述外延片采用n-GaAs纳米棒作为核层，纳米棒的长径比为0.8-5。
3.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管外延片，其特征在于:所述外延片采用η-ΙηΑΙΡ作为η限制层，η限制层用Si2H6作为η型掺杂源；用ρ-ΙηΑ1Ρ层作为p限制层，p限制层用Cp2Mg作为P型掺杂源。
4.根据权利要求1所述的AlGaInP发光二极管外延片，其特征在于:所述外延片采用(AlxGa1Jο.5In0.5P/(AlyGa1)0.5In0.5P 多量子阱层作为有源层，0<x<0.3，0.5〈y〈I，量子阱个数为5-15个。
【文档编号】H01L33/06GK204102925SQ201420351508
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】田海军, 马淑芳, 韩蕊蕊, 关永莉, 李天保 申请人:山西飞虹微纳米光电科技有限公司