一种LED结构与LED结构制作方法与流程

本发明涉及led制作技术领域，具体而言，涉及一种led结构与led结构制作方法。

背景技术：

基于a1gan材料的深紫外发光二极管(uvled，ultravioletlight-emittingdiode)在生化探测、杀菌消毒、聚合物固化、无线通讯及白光照明等诸多领域有着广阔的应用前景，同时有着低电压、低功耗、小巧轻便、绿色环保、波长可调、迅速切换等众多优点，因而近年来受到越来越多的研究者的关注和重视。

目前深紫外led的发光效率还普遍较低(1％-3％)，尤其是波长在uv-b(290-320nm)、uv-c(200-290nm)波段的深紫外led。远低于可见光led和近紫外led(40％-50％)的发光效率，而制约高铝氮化物基深紫外led发光效率的主要因素之一是光提取效率低。

有鉴于此，如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种led结构，以解决现有技术中深紫外led的发光效率低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种led结构制作方法，以解决现有技术中深紫外led的发光效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提出了一种led结构，所述led结构包括模板层、预应力层、n型氮化物层、量子阱层以及p型氮化物层，所述模板层、所述预应力层、所述n型氮化物层、所述量子阱层以及所述p型氮化物层逐层面连接，所述预应力层用于调控所述led结构的应力。

进一步地，所述预应力层包括周期性排布的alxga1-xn层与alyga1-yn层，其中，x与y的值均大于或等于0.4。

进一步地，所述预应力层包括多个alxga1-xn层与alyga1-yn层，所述alxga1-xn层与alyga1-yn层交替排布，且x与y的值逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大。

进一步地，所述x与y的值成等差数列逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大。

进一步地，所述alxga1-xn层与所述alyga1-yn层的厚度均小于100nm。

进一步地，x与y的值相等或不相等。

进一步地，所述预应力层的厚度小于100nm。

进一步地，所述模板层包括衬底与缓冲层，所述衬底与所述缓冲层面连接，所述缓冲层与所述预应力层面连接。

进一步地，所述衬底至少包括蓝宝石衬底、si衬底、sic衬底、gan单晶衬底或aln单晶衬底中的一种。

第二方面，本发明实施例还提供了一种led结构制作方法，所述led结构方法包括：

在模板层上外延生长预应力层；

在所述预应力层上外延生长n型氮化物层；

在所述n型氮化物层上外延生长量子阱层；

在所述量子阱层上生长p型氮化物层。

进一步地，预应力层包括周期性排布的alxga1-xn层与alyga1-yn层，所述在模板层上外延生长预应力层的步骤包括：

在衬底上外延生长aln缓冲层，其中，所述aln缓冲层的是生长温度包括700℃；

依据tega、nh3以及tmal分别作为镓源、氮源、铝源，并利用氢气作为载气，通过改变tmal与nh3的流量交替生长出周期性排布的alxga1-xn层与alyga1-yn层，其中，生长温度为1100℃。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的了一种led结构与led结构制作方法，其中，该led结构包括模板层、预应力层、n型氮化物层、量子阱层以及p型氮化物层，模板层、预应力层、n型氮化物层、量子阱层以及p型氮化物层逐层面连接，预应力层用于调控led结构的应力。一方面，由于本发明提供的预应力层结构简单，依次在外延生长的过程中制作更加方便。另一方面，由于目前深紫外led在led面内方向上的发光最强(侧面发光)，而在垂直于表面方向上的发光(表面发光)很弱，导致光提取效率很低。而本发明提供的预应力层材料生长易于控制组分及结构多变，应力调控灵活性很强，通过应力调控可改变能带结构，从而改善光的偏振特性，提高正面出光，降低侧面出光，从而提高了光提取效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例供的led结构的剖面示意图。

图2出了本发明实施例提供的预应力层的剖面示意图。

图3示出了本发明实施例提供的led结构制作方法的流程图。

图标：100-led结构；110-模板层；111-衬底；112-缓冲层；120-预应力层；130-n型氮化物层；140-量子阱层；150-p型氮化物层；160-p型gan层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本发明实施例提供了一种led结构100，该led结构100包括模板层110、预应力层120、n型氮化物层、量子阱层140以及p型氮化物层150，模板层110、预应力层120、n型氮化物层、量子阱层140以及p型氮化物层150逐层面连接，其中，预应力层120用于调控led结构100的应力。

具体地，请参阅图2，在本实施例中，预应力层120包括周期性排布的alxga1-xn层与alyga1-yn层，其中，x与y的值均大于或等于0.4，并且，x表示在alxga1-xn的材料中al的组分含量，1-x表示在alxga1-xn的材料中ga的组分含量；y表示在alyga1-yn的材料中al的组分含量，1-y表示在alyga1-yn的材料中ga的组分含量。需要说明的是，本实施例所述的周期性排布值alxga1-xn层与alyga1-yn层交替排布。

进一步地，每层alxga1-xn层与alyga1-yn层的厚度可相同也可不同，于本实施例中，alxga1-xn层与alyga1-yn层的厚度均小于100nm。并且，一个alxga1-xn层与一个alyga1-yn层组成一周期，本实施例提供的周期至少包括一个，且本实施例对此并不做具体限定。

进一步地，作为本实施例的一种实现方式，alxga1-xn层与alyga1-yn中x与y的值不同。

其中，alxga1-xn层与alyga1-yn层交替排布，且x与y的值逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大。进一步地，本实施例在制作alxga1-xn层与alyga1-yn层时，提供镓源、氮源以及铝源，仅通过改变铝源与氮源的流量即可生长出周期性排布的alxga1-xn层与alyga1-yn层，使得应力层的结构较为简单，且材料生长易于控制，同时从制作工艺而言也较为简单。同时，通过调控镓源、氮源以及铝源的流量，可以改变预应力层的组分以及结构，例如，可以改变alxga1-xn层与alyga1-yn层的厚度等，使得能够按照需求的预应力层进行生长，应力的调控灵活性较强。

同时，由于本实施例提供的led结构100通过alxga1-xn层与alyga1-yn层作为预应力层120，调控led结构100的应力，进而通过应力调控可改变能带结构，从而改善光的偏振特性，提高正面出光，降低侧面出光，效果明显，因此，能够从根本上解决led结构的光提取效率不高的问题。并且，为了更好的调控led结构100的应力，在本实施例中，x与y的值成等差数列逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大。

例如，对于alxga1-xn层与alyga1-yn层，可设置x的值固定，y为设定的几个值，且各个值逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大。或者，x，y均为设定的几个值，每个值都是成等差数列式逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大。或者，x，y值均固定，通过调控alxga1-xn层与alyga1-yn层的厚度达到调控led结构100的应力的作用，进而改变led的能带结构。

作为本实施例的另一种实现方式，x与y的值相等，即预应力层120仅包括alxga1-xn层。例如，x值固定，通过调控每层之间的不同厚度达到调控led结构100的应力的作用，或x的值逐层增大，或逐层减小，或先增大后减小或先减小后增大，其中，x的值的变化范围为0.4-1。

并且，为了不影响led结构100的正常使用，本实施例提供的预应力层120的厚度小于100nm。

进一步地，在本实施例中，模板包括aln模板，该aln模板包括衬底111与缓冲层112，衬底111与缓冲层112面连接，缓冲层112与预应力层120面连接。当然的，在其它的一些实施例中，模板也可以为其它材质的模板，本势力对此并不做任何限定。

需要说明的是，在本实施例中，衬底111至少包括蓝宝石衬底111、si衬底111、sic衬底111、gan单晶衬底111或aln单晶衬底111中的一种。即本实施例提供的衬底111可以为单晶衬底111，也可以为符合衬底111，本实施例对此并不做任何限定。

进一步地，在本实施例中，n型氮化物层包括n型algan层，p型氮化物层150均包括p型algan层，当然地，在其它的一些实施例中，n型氮化物层与p型氮化物层150也可由其它氮化物制作而成，例如gan，本实施例对此并不做任何限定。

需要说明的是，在本实施例中，制作量子阱的材料也包括algan，且量子阱结构中algan的al组分≥0.4。

进一步地，在本实实施例中，led结构100还包括p型gan层160，该p型gan层160与p型氮化物层150面连接。

第二实施例

请参阅图3，本发明实施例还提供了一种led结构100制作方法，该led结构100方法包括：

步骤s101，在模板层110上外延生长预应力层120。

其中，步骤s101包括：

子步骤s1011，在衬底上外延生长aln缓冲层，其中，所述aln缓冲层的是生长温度包括700℃。

在本实施例中，当需要生长预应力层120时，需首先在衬底上生长一层低温aln作为缓冲层，且其生长温度为700℃。其中，本实施例所述的衬底包括但不限于蓝宝石衬底、si衬底、sic衬底、gan单晶衬底、aln单晶衬底中的一种或是它们的复合衬底。

子步骤s1012，依据tega、nh3以及tmal分别作为镓源、氮源、铝源，并利用氢气作为载气，通过改变tmal与nh3的流量交替生长出周期性排布的alxga1-xn层与alyga1-yn层，其中，生长温度为1100℃。

在本实施例中，利用气相外延的方法生长预应力层120，其中，预应力层包alxga1-xn/alyga1-yn超晶格结构，利用三乙基镓(tega)、氨气(nh3)、三甲基铝(tmal)分别为镓源、氮源、铝源，并且改变其中tmal与nh3的流量的方式，能够生长出不同al组分的alxga1-xn层与alyga1-yn层，从而生长出了预应力层120。

步骤s102，在预应力层120上外延生长n型氮化物层。

步骤s103，在n型氮化物层上外延生长量子阱层140。

步骤s104，在量子阱层140上生长p型氮化物层150。

综上所述，本发明提供的了一种led结构与led结构制作方法，其中，该led结构包括模板层、预应力层、n型氮化物层、量子阱层以及p型氮化物层，模板层、预应力层、n型氮化物层、量子阱层以及p型氮化物层逐层面连接，预应力层用于调控led结构的应力。一方面，由于本发明提供的预应力层结构简单，依次在外延生长的过程中制作更加方便。另一方面，由于目前深紫外led在led面内方向上的发光最强(侧面发光)，而在垂直于表面方向上的发光(表面发光)很弱，导致光提取效率很低。而本发明提供的预应力层材料生长易于控制组分及结构多变，应力调控灵活性很强，通过应力调控可改变能带结构，从而改善光的偏振特性，提高正面出光，降低侧面出光，从而提高了光提取效率。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。