改善晶格失配的发光二极管及其制备方法与流程

本公开涉及光电子制造，特别涉及一种改善晶格失配的发光二极管及其制备方法。

背景技术：

1、发光二极管(英文：light emitting diode，简称：led)作为光电子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。

2、相关技术中，发光二极管包括依次层叠的衬底和外延叠层，其中，外延叠层包括依次层叠的p型层、多量子阱层和n型层。多量子阱层通常包括两种禁带宽度不同的材料依次交叠形成，如蓝绿光发光二极管的多量子阱层采用ingan层和gan层交替形成，红光发光二极管的多量子阱层采用ingaas层和gaas层交替形成。

3、然而，由于多量子阱层中采用的两种材料的晶格常数存在差异，在生长时，不同材料原子间距离的差异会在界面处相互作用导致应力的产生，并随着原子的堆砌而累计增大，当应力超过临界界限时，即超过原子间作用力时会以位错的形式释放，造成晶格失配和晶体质量变差的问题，从而影响发光二极管的发光效率。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种改善晶格失配的发光二极管及其制备方法，能改善多量子阱层之间存在晶格失配的问题，提升外延叠层的晶体质量。所述技术方案如下：

2、一方面，本公开实施例提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括外延叠层，所述外延叠层包括依次层叠的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层；所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面具有露出所述多量子阱层的至少两个第一凹槽，所述至少两个第一凹槽中的每个内填充有透明绝缘材料。

3、可选地，所述第一凹槽的分布密度从所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面的中央区域向边缘区域增大。

4、可选地，所述第一凹槽的分布间距为5μm至30μm。

5、可选地，所述第一凹槽在所述第一半导体层的表面上的正投影为条状或圆孔。

6、可选地，当所述第一凹槽在所述第一半导体层的表面上的正投影为条状时，至少一个所述第一凹槽平行于所述外延叠层的第一侧边，至少一个所述第一凹槽平行于所述外延叠层的第二侧边；当所述第一凹槽在所述第一半导体层的表面上的正投影为圆孔时，至少三个所述第一凹槽的中心连线平行于所述外延叠层的第一侧边，至少三个所述第一凹槽的中心连线平行于所述外延叠层的第二侧边；其中，所述第一侧边和所述第二侧边为所述外延叠层的相邻侧边。

7、可选地，所述透明绝缘材料包括氧化硅。

8、可选地，所述第一凹槽的宽度为5μm至30μm。

9、可选地，所述第二半导体层的表面还具有露出所述第一半导体层的第二凹槽，所述第二凹槽的深度与所述第一凹槽的深度相同，所述第二凹槽用于形成与所述第一半导体层相连的第一电极。

10、可选地，所述发光二极管还包括第二电极，所述第二电极位于所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面；所述第二电极在所述第一半导体层的表面上的正投影位于所述第一凹槽在所述第一半导体层的表面上的正投影外。

11、另一方面，本公开实施例还提供了一种发光二极管的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成外延叠层，所述外延叠层包括依次层叠的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层；在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面形成至少两个第一凹槽，所述至少两个第一凹槽露出所述多量子阱层；在所述第一凹槽内填充透明绝缘材料。

12、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

13、本公开实施例提供的发光二极管的外延叠层的第二半导体层的表面具有露出多量子阱层的第一凹槽，且第一凹槽内填充有透明绝缘材料。这样在外延叠层的表面形成延伸至多量子阱层的多个第一凹槽，让多个第一凹槽将外延叠层分割成多个不同的区块，可以有效释放外延叠层的应力，改善多量子阱层之间存在晶格失配的问题，提升外延叠层的晶体质量；还能屏蔽内建电场导致的斯塔克效应，提高多量子阱层的内量子效率，从而提升发光二极管的发光效率。

技术特征：

1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括外延叠层(20)，所述外延叠层(20)包括依次层叠的第一半导体层(21)、多量子阱层(22)和第二半导体层(23)；

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一凹槽(31)的分布密度从所述第二半导体层(23)远离所述第一半导体层(21)的表面的中央区域向边缘区域增大。

3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述第一凹槽(31)的分布间距为5μm至30μm。

4.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述第一凹槽(31)在所述第一半导体层(21)的表面上的正投影为条状或圆孔。

5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，当所述第一凹槽(31)在所述第一半导体层(21)的表面上的正投影为条状时，至少一个所述第一凹槽(31)平行于所述外延叠层(20)的第一侧边，至少一个所述第一凹槽(31)平行于所述外延叠层(20)的第二侧边；当所述第一凹槽(31)在所述第一半导体层(21)的表面上的正投影为圆孔时，至少三个所述第一凹槽(31)的中心连线平行于所述外延叠层(20)的第一侧边，至少三个所述第一凹槽(31)的中心连线平行于所述外延叠层(20)的第二侧边；其中，所述第一侧边和所述第二侧边为所述外延叠层(20)的相邻侧边。

6.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述透明绝缘材料包括氧化硅。

7.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述第一凹槽(31)的宽度为5μm至30μm。

8.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述第二半导体层(23)的表面还具有露出所述第一半导体层(21)的第二凹槽(32)，所述第二凹槽(32)的深度与所述第一凹槽(31)的深度相同，所述第二凹槽(32)用于形成与所述第一半导体层(21)相连的第一电极(41)。

9.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括第二电极(42)，所述第二电极(42)位于所述第二半导体层(23)远离所述第一半导体层(21)的表面；

10.一种发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

技术总结
本公开提供了一种改善晶格失配的发光二极管及其制备方法，属于光电子制造技术领域。该发光二极管包括外延叠层，所述外延叠层包括依次层叠的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层；所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面具有露出所述多量子阱层的至少两个第一凹槽，所述至少两个第一凹槽中的每个内填充有透明绝缘材料。本公开实施例能改善多量子阱层之间存在晶格失配的问题，提升外延叠层的晶体质量。

技术研发人员：王绘凝,栗伟,冯岩,王顺,陆香花,梅劲,王江波
受保护的技术使用者：华灿光电（浙江）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14