一种基于空穴调整层的发光二极管的制作方法

本发明涉及发光元件技术领域，特别是涉及一种基于空穴调整层的发光二极管。

背景技术：

led(lightemittingdiode，发光二极管)作为信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。

目前，发光二极管一般包括衬底层、缓冲层、n型半导体层、多量子阱发光层、p型半导体层。其中，n型半导体层用于提供电子；p型半导体层用于提供空穴，当有电流通过时，n型半导体层提供的电子和p型半导体层提供的空穴进入多量子阱发光层复合发光。

但是，目前的发光二极管还存在缺陷多等问题，发光质量还需进一步提高，以免影响进入高端应用市场；由于电子的移动能力远远高于空穴，导致在多量子阱发光层中的电子浓度远远高于空穴的浓度，从而影响发光二极管的发光效率。

技术实现要素：

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种基于空穴调整层的发光二极管。

具体地，本发明一个实施例提出的一种基于空穴调整层的发光二极管，包括：

衬底层；

缓冲层，位于所述衬底层上；

低温氮化镓层，位于所述缓冲层上；

非故意掺杂氮化镓层，位于所述低温氮化镓层上；

超晶格层，位于所述非故意掺杂氮化镓层上；

n型半导体层，位于所述超晶格层上；

n型掺杂层，位于所述n型半导体层上；

量子阱发光层，位于所述n型掺杂层上；

电子阻挡层，位于所述量子阱发光层上；

空穴调整层，位于所述电子阻挡层上，所述空穴调整层包括依次层叠于电子阻挡层上的第一非掺杂层、第二非掺杂层和p型掺杂层；

p型半导体层，位于所述空穴调整层上。

在本发明的一个实施例中，所述低温氮化镓层的厚度为20-60nm。

在本发明的一个实施例中，所述非故意掺杂氮化镓层的厚度为50-100nm。

在本发明的一个实施例中，所述超晶格层为氮化铝镓超晶格层。

在本发明的一个实施例中，所述超晶格层的厚度为50-100nm。

在本发明的一个实施例中，所述n型半导体层为algan层。

在本发明的一个实施例中，所述第一非掺杂层为非掺杂的gan层。

在本发明的一个实施例中，所述第二非掺杂层为非掺杂的algan层。

在本发明的一个实施例中，所述p型掺杂层为p型ingap层。

在本发明的一个实施例中，所述p型掺杂层的掺杂元素为mg，所述p型掺杂层的掺杂浓度为10¹⁹-3×10¹⁹cm^-3。

本发明实施例，具备如下优点：

本发明的发光二极管中设置有低温氮化镓层、非故意掺杂氮化镓层、氮化镓超晶格层和超晶格插入层，从而提高了发光二极管的发光质量。并且通过设置有空穴调整层，能够改善空穴迁移至量子阱发光层的空穴浓度，从改善发光二极管的发光效率。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种基于空穴调整层的发光二极管的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于空穴调整层的发光二极管的结构示意图。本发明的实施例提供一种基于空穴调整层的发光二极管，该发光二极管包括：

衬底层11；

具体地，衬底层11的材料可以为蓝宝石、硅、碳化硅、氧化锌、氮化镓、氮化铝或者其它适于晶体外延生长的材料。

缓冲层12，位于衬底层11上；

进一步地，缓冲层12的材料为gan。

本发明实施例通过在衬底层上生长缓冲层12，能够减少缺陷进入至n型半导体层、量子阱发光层和p型半导体层，从而提高发光二极管的发光质量。

低温氮化镓层13，位于所述缓冲层12上；

进一步地，低温氮化镓层13的厚度为20-60nm。

本发明实施例通过加入低温氮化镓层13，从而有效降低n型半导体层17和量子阱发光层19中的位错密度，提高平整度，从而提高了发光二极管的发光质量。

非故意掺杂氮化镓层14，位于低温氮化镓层13上；

进一步地，非故意掺杂氮化镓层14的厚度为50-100nm。

超晶格层15，位于非故意掺杂氮化镓层14上；

进一步地，超晶格层15为氮化铝镓超晶格层。

进一步地，超晶格层15的厚度为50-100nm。

本发明实施例通过加入非故意掺杂氮化镓层14和超晶格层15，可以调节因为晶格失配给发光二极管带来的应力，并且可以降低n型半导体层16和量子阱发光层18中的位错密度，从而提高发光二极管的发光质量。

n型半导体层16，位于超晶格层15上；

进一步地，n型半导体层16为n型algan层，且n型半导体层16的掺杂元素为si，n型半导体层16的掺杂浓度可以为10¹⁷-10¹⁹cm^-3。

进一步地，n型半导体层16具有一平台，第一电极24形成于n型半导体层16的平台上。

n型掺杂层17，位于n型半导体层16上；

进一步地，n型掺杂层17为n-gan层，且n型掺杂层17的掺杂元素为si；

进一步地，n型掺杂层17的掺杂浓度低于n型半导体层16的掺杂浓度，n型掺杂层17的掺杂浓度为n型半导体层16的掺杂浓度的1/6-1/4；

通过在n型半导体层16上生长一层n型掺杂层17，且n型掺杂层17的掺杂浓度低于n型半导体层16的掺杂浓度，从而能够有效的降低led器件的电压、提高led器件抗静电特性，从而提高led器件的发光效率。

优选地，n型掺杂层17的厚度为200-400nm。

量子阱发光层18，位于n型掺杂层17上；

进一步地，量子阱发光层18为掺铟的氮化镓层；

电子阻挡层19，位于量子阱发光层18上；

进一步地，电子阻挡层19的材料为alxinyga1-x-yn，其中，0<x≤0.4，0<y≤0.2。

进一步地，电子阻挡层19的厚度为100-200nm。

本发明实施例通过在p型掺杂层20与量子阱发光层18之间设置电子阻挡层19，电子阻挡层19的材料为alx1inyga1-x1-yn，由于铝的势垒较高，从而可以使得电子阻挡层19有效地阻止n型半导体层16产生的电子进入到p型半导体层21中，从而避免了电子与空穴在p型半导体层21中发生非辐射复合，从而避免了因电子的跃迁导致的空穴浓度的降低，改善了发光二极管的发光效率。

空穴调整层20，位于电子阻挡层19上，空穴调整层20包括依次层叠于电子阻挡层19上的第一非掺杂层201、第二非掺杂层202和p型掺杂层203；

进一步地，第一非掺杂层201为非掺杂的gan层。

进一步地，第一非掺杂层201的厚度为20-40nm。

进一步地，第二非掺杂层202为非掺杂的algan层。

进一步地，第二非掺杂层202的厚度为50-70nm。

进一步地，p型掺杂层203为p型ingap层。

进一步地，p型掺杂层203的掺杂元素为mg，p型掺杂层203的掺杂浓度为10¹⁹-3×10¹⁹cm^-3。

进一步地，p型掺杂层203的厚度为60-100nm。

本发明实施例通过在电子阻挡层19和p型半导体层21之间设置空穴调整层20，其中，空穴调整层20包括第一非掺杂层201和第二非掺杂层202，且第一非掺杂层201为非掺杂的gan层、第二非掺杂层202为非掺杂的algan层，从而在形成第一非掺杂层201和第二非掺杂层202时会产生二维电子气，从而提高了p型半导体层21注入量子阱发光层18的能力，提高了空穴和电子在量子阱发光层18中与电子进行辐射复合发光的概率，从而提高了发光二极管的发光效率；并且p型掺杂层203为p型ingap层，使得在形成p型掺杂层203过程中处于富in的环境中，从而可以降低辅助p型掺杂层203中mg的激活能，进一步提高量子阱发光层18中空穴和电子的辐射复合效率，从而提高发光二极管的发光效率。

p型半导体层21，位于空穴调整层20上。

进一步地，p型半导体层21为p-gan层，且p型半导体层21的掺杂元素为mg，p型半导体层21的掺杂浓度为10¹⁶-5×10¹⁶cm^-3。

在p型半导体层21上还生长有一层透明导电层22，在透明导电层22上还生长有一层第二电极23。于n型半导体层21暴露出的平台上形成第一电极24，于p型半导体层21上形成第二电极23，第一电极24和第二电极23的材料可以为钛、铝、钛或金，当通过第一电极24和第二电极23向量子阱发光层18注入电流时，来自n型半导体层16的电子与来自于p型半导体层21的空穴会在量子阱发光层18内结合，以使量子阱发光层18产生光。

本发明的发光二极管中设置有低温氮化镓层、非故意掺杂氮化镓层、氮化镓超晶格层和超晶格插入层，从而提高了发光二极管的发光质量。并且通过设置有空穴调整层，能够改善空穴迁移至量子阱发光层的空穴浓度，从改善发光二极管的发光效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。