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，尤其涉及一种可降低电子溢流的氮化物发光二极管。

背景技术：

氮化物发光二极管是将电流转化成光的半导体器件，其传统结构包括：衬底、n型氮化物层、多量子阱发光层、电子阻挡层和p型氮化物层，n型氮化物层用于提供电子，p型氮化物层用于提供空穴。但当注入电流后，由于电子迁移率(mobility)较空穴快，因此会导致电子空穴对于量子阱时分布不均，导致发光效率降低。因此，如何降低电子的迁移速率，使电子与空穴在量子阱中分布均匀，进而增加有效复合辐射效率，是急需解决的技术问题。

技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提出一种氮化物发光二极管，包括衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、n型氮化物层、多量子阱发光层、电子阻挡层和p型氮化物层，其特征在于：所述n型氮化物层与多量子阱发光层之间设置有n型碳原子调变层，所述n型碳原子调变层包括依次位于n型氮化物层上的第一调变层和第二调变层，且第一调变层的碳原子含量大于第二调变层的碳原子含量。

优选的，所述n型碳原子调变层中碳原子含量为1×10¹⁷~1×10¹⁸atoms/cm³。

优选的，所述n型碳原子调变层中n型杂质含量大于碳原子含量。

优选的，所述第一调变层为氮化物单层结构或者氮化物多层结构，其中，n型杂质含量＞碳原子含量。

优选的，所述第二调变层为ingan/gan超晶格结构，其中，in含量＞n型杂质含量＞碳原子含量。

优选的，所述第一调变层为gan单层或者ingan单层或者前述两种单层组成的多层结构。

优选的，所述n型氮化物层中n型杂质含量大于n型碳原子调变层中n型杂质含量。

优选的，所述n型碳原子调变层还包括一第三调变层。

优选的，所述第三调变层为氮化物单层结构或者氮化物多层结构。

优选的，所述第三调变层为gan单层或者ingan单层或者前述两种单层组成的多层结构。

本发明通过于n型层和多量子阱发光层之间设置n型碳原子调变层，并通过设定第一调变层、第二调变层，且第一调变层的碳原子含量大于第二调变层碳原子含量，通过不同浓度的碳原子含量可渐变地降低电子迁移率，改善电子空穴于量子阱的分布不均，进而降低电子溢流现象。

附图说明

图1本发明实施例1之发光二极管结构示意图。

图2本发明实施例1之n型碳原子调变层结构示意图。

图3本发明实施例2之n型碳原子调变层结构示意图。

图示说明：100：衬底；200：缓冲层；300：n型氮化物层；310：n电极；400：n型碳原子调变层；410：第一调变层；420：第二调变层；430：第三调变层；500：多量子阱发光层；600：电子阻挡层；700：p型氮化物层；710：p电极。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在此，本发明的范围不局限于下面所要说明的实施形态，本发明的实施形态可变形为多种其他形态。

实施例1

参看附图1，本发明首先提出的一种氮化物发光二极管，包括衬底100，以及依次位于衬底100上的缓冲层200、n型氮化物层300、n型碳原子调变层400、多量子阱发光层500、电子阻挡层600和p型氮化物层700，以及位于n型氮化物层300上的n电极310和p型氮化物层700上的p电极710。

缓冲层200可以采用化学气相沉积或者物理气相沉积法制备，以便减少衬底100与n型氮化物层300之间的晶格不匹配，缓冲层200为aln层或者gan层或者两者交替形成的复合结构层。

n型氮化物层300位于缓冲层200上，为n型氮化物单层或者n型氮化物层300与非掺杂氮化物层组成的复合结构，其中，n型掺杂杂质为硅，是电子的主要提供层。

n型碳原子调变层400位于n型氮化物层300与多量子阱发光层500之间，其中，n型碳原子调变层400中n型杂质含量大于碳原子含量，碳原子含量为1×10¹⁷~1×10¹⁸atoms/cm³，调变n型碳原子调变层400中n型杂质含量与碳原子含量，使n型接触中电子的迁移率降低，改善电子-空穴于多量子阱发光层500中的分布不均匀现象，进而降低电子溢流。n型碳原子调变层400中的n型杂质为硅，或者锗、锡、铅中的任意一种。本实施例优选n型杂质为硅，此时硅杂质以梯度式掺杂方式掺杂或者以delta掺杂方式掺杂。

参看附图2，具体地，n型碳原子调变层400包括依次位于n型氮化物层300上的第一调变层410，以及位于第一调变层410上的第二调变层420，其中，第一调变层410的碳原子含量大于第二调变层420的碳原子含量。第一调变层410为氮化物单层结构或者氮化物多层结构，其中n型杂质含量＞碳原子含量。

第二调变层420为inxga1-xn/gan超晶格结构层，其中，in杂质含量＞n型杂质含量＞碳原子含量。

第一调变层410中可以为含铟的氮化物层，但其铟含量＜第二调变层420中铟含量。同时，第一调变层410、第二调变层420中n型杂质的含量均小于n型氮化物层300中n型杂质的含量。

第一调变层410为gan单层或者ingan单层或者前述两种单层组成的多层结构。

由第一调变层410和第二调变层420组成的n型碳原子调变层400，能够防止n型氮化物层300中的电子向多量子阱发光层500过度流入的现象，使得空穴能够更多地流向多量子阱发光层500，进而使得电子-空穴能够更好地在多量子阱发光层500复合辐射出光，提高发光二极管的发光效率。

多量子阱发光层500位于n型碳原子调变层400之上，是电子-空穴复合辐射中心。其包括交替层叠势垒层和势阱层，势垒层可以为gan层或者algan层或者alingan层；势阱层可以为inyga1-yn层。且势阱层中铟含量大于第二调变层420中铟含量，即1＞y＞x＞0。

p型氮化物层700包括p型电子阻挡层600和p型gan层，p型掺杂杂质可以为镁，可以为钙、锶、钡中的任意一种。本实施例中优选p型杂质为镁，用于提供空穴。

p电极710设置于p型氮化物层700的上部，n电极310设置于n型氮化物层300的上部，当向p电极710和n电极310注入电流时，该发光二极管可以发出一定波长的光。

本发明通过在多量子阱发光层与n型氮化物层之间插入n型碳原子调变层，碳原子的增加会导致晶格材料的杂质缺陷增加，由于电子与声子、杂质缺陷相碰撞而散射，进而使电子失去前进方向上的速率分量，产生电离杂质散射，使得电子迁移率降低，防止电子相对于空穴因迁移率过快而导致电子溢流现象。

实施例2

参看附图3，本实施例与实施例1的区别在于：n型碳原子调变层400由第一调变层410、第二调变层420和第三调变层430组成。第三调变层430为氮化物单层或者氮化物多层结构，也掺杂有铟元素，但其中第一调变层410、第二调变层420、第三调变层430中铟含量的关系为：第二调变层420铟含量＞第三调变层430铟含量＞第一调变层410铟含量。因此，第三调变层430为gan单层或者ingan单层或者前述两种单层组成的多层结构。

本发明通过与n型层和多量子阱发光层500之间设置n型碳原子调变层400，并通过设定第一调变层410、第二调变层420和第三调变层430，且第一调变层410的碳原子含量大于第二调变层420和第三调变层430的碳原子含量，透过此层可降低电子迁移率，可有效地改善电子空穴于量子阱发光层的分布不均现象，也可降低电子溢流，提高电子-空穴在多量子阱发光层500的有效复合辐射机率，提高发光二极管的内量子效率。

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。