一种红外LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及led，尤其涉及一种红外led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、红外led波长集中在0.75um-1um范围，其具有体积小、功耗低、寿命长、稳定性高、指向性好等一系列优点。近年来，随着安防监控市场的不断扩大，红外夜视系统快速发展起来。红外led的光谱辐射强度决定了红外夜视系统的成像距离，辐射强度越大，成像距离越远。同时光源性能的优劣直接影响了夜视系统寿命、成本、成像清晰度、分辨率等性能，因此提升红外光源的各项性能是目前市场主要的研究对象。

2、在传统的红外反极性led的algaas材料体系的外延设计中，通常采用algaas层或gap层作为p型欧姆接触层。然而，现有技术存在如下缺点：

3、(1)当采用algaas材料作为欧姆接触层时，algaas材料会吸收有源区发出的光，al属于活性大容易氧化的原子，易与酸碱产生化学反应，而造成器件的稳定性下降影响近红外led的工作性能。

4、(2)当采用gap层作为p型欧姆接触层时，虽然能解决吸光问题，但是由于algaas材料的晶格常数为5.65-5.66，而gap材料的晶格常数为5.45，两种材料之间存在很大的晶格失配，会有晶格缺陷在界面产生，很难在algaas窗口层上生长较好的gap欧接触层，从而影响产品的光电效率及可靠性。

5、有鉴于此，本发明人专门设计了一种红外led芯片及其制备方法，本案由此产生。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种红外led芯片及其制备方法，以解决因衬底和/或p型窗口层与所述欧姆接触层之间因晶格失配所产生的缺陷向上延伸的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种红外led芯片，包括：

4、衬底；

5、在所述衬底上以第一方向依次堆叠的外延结构、p型窗口层和欧姆接触层；其中，所述外延结构包括n型限制层、n型波导层、有源层、p型波导层以及p型限制层；在所述p型窗口层与所述欧姆接触层之间设有过渡层，所述过渡层用于阻挡所述衬底和/或p型窗口层与所述欧姆接触层之间因晶格失配所产生的缺陷向上延伸；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述n型限制层。

6、优选地，所述过渡层的晶格常数由接近p型窗口层的晶格常数逐渐过渡至接近所述欧姆接触层的晶格常数。

7、优选地，所述红外led芯片的外延结构包括基于algaas材料体系应用的功能层，且所述欧姆接触层包括gap欧姆接触层。

8、优选地，所述过渡层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一超晶格结构和第二超晶格结构，其中，所述第一超晶格结构包括algaas/alaga1-a asxp1-x超晶格结构，所述第二超晶格结构包括albga1-b asyp1-y/alcga1-c aszp1-z，且a>b>c，x>y>z。

9、优选地，沿所述第一方向，所述第二超晶格结构的al组份和as组份逐渐减小。

10、优选地，所述第一超晶格结构和第二超晶格结构具有p型掺杂。

11、优选地，所述p型掺杂剂包括mg、c、zn中的一种或多种。

12、优选地，所述p型掺杂的掺杂浓度取值范围为5e17-2e18/cm3，包括端点值。

13、本发明还提供了一种红外led芯片的制备方法，所述制备方法包括：

14、提供一衬底；

15、在所述衬底上依次生长的外延结构、p型窗口层和欧姆接触层；其中，所述外延结构包括n型限制层、n型波导层、有源层、p型波导层以及p型限制层；在所述p型窗口层与所述欧姆接触层之间设有过渡层，所述过渡层用于阻挡所述衬底和/或p型窗口层与所述欧姆接触层之间因晶格失配所产生的缺陷的向上延伸；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述n型限制层。

16、优选地，所述过渡层的晶格常数由接近p型窗口层的晶格常数逐渐过渡

17、至接近所述欧姆接触层的晶格常数。

18、优选地，所述红外led芯片的外延结构包括基于algaas材料体系应用的功能层，且所述欧姆接触层包括gap欧姆接触层；所述过渡层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一超晶格结构和第二超晶格结构，其中，所述第一超晶格结构包括algaas/alaga1-a asxp1-x超晶格结构，所述第二超晶格结构包括albga1-b asyp1-y/alcga1-c aszp1-z，且a>b>c，x>y>z。

19、经由上述的技术方案可知，本发明提供的红外led芯片，所述外延结构包括n型限制层、n型波导层、有源层、p型波导层以及p型限制层；在所述p型窗口层与所述欧姆接触层之间设有过渡层，所述过渡层用于阻挡所述衬底和/或p型窗口层与所述欧姆接触层之间因晶格失配所产生的缺陷向上延伸，以提高p型窗口层的晶体质量；进一步地，通过设置所述过渡层的晶格常数由接近p型窗口层的晶格常数逐渐过渡至接近所述欧姆接触层的晶格常数；基于此，所述红外led芯片的欧姆接触层的材料使用不受限。

20、进一步地，基于上述结构，通过设置所述红外led芯片的外延结构包括基于algaas材料体系应用的功能层，且所述欧姆接触层包括gap欧姆接触层；如此可避免：因algaas材料作为欧姆接触层时，algaas材料会吸收有源层发出的光且al原子活性大、容易氧化极易与酸碱产生化学反应，而造成的红外led芯片的出光效率低、稳定性差的问题；并且，减少了材料长晶缺陷问题，有助于确保有源层的表面形貌和后续外延功能层的晶体质量。

21、其次，所述过渡层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一超晶格结构和第二超晶格结构，其中，所述第一超晶格结构包括algaas/alaga1-a asxp1-x超晶格结构，所述第二超晶格结构包括albga1-b asyp1-y/alcga1-c aszp1-z，且a>b>c，x>y>z。基于此，可通过所述第一超晶格结构有效的阻断从p型窗口层向上延伸的位错问题，并且引入了p元素，实现了元素的过渡；同时，通过所述第二超晶格结构避免了p型窗口层到欧姆接触层的界面晶格大小发生突变，降低到欧姆接触层的位错密度，在两者材料之间晶格能够很好的过渡。藉以减少晶格失配，提升晶体质量，进而提升亮度和可靠性。

22、最后，本发明提供的上述制备方法，其工艺简单、成本较低，且通过上述的制备方法所获得外延结构具有较好的晶体质量，其led芯片产品的稳定性高。

技术特征：

1.一种红外led芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的红外led芯片，其特征在于，所述过渡层的晶格常数由接近p型窗口层的晶格常数逐渐过渡至接近所述欧姆接触层的晶格常数。

3.根据权利要求1所述的红外led芯片，其特征在于，所述红外led芯片的外延结构包括基于algaas材料体系应用的功能层，且所述欧姆接触层包括gap欧姆接触层。

4.根据权利要求3所述的红外led芯片，其特征在于，所述过渡层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一超晶格结构和第二超晶格结构，其中，所述第一超晶格结构包括algaas/alaga1-a asxp1-x超晶格结构，所述第二超晶格结构包括albga1-b asyp1-y/alcga1-c aszp1-z，且a>b>c，x>y>z。

5.根据权利要求4所述的红外led芯片，其特征在于，沿所述第一方向，所述第二超晶格结构的al组份和as组份逐渐减小。

6.根据权利要求4所述的红外led芯片，其特征在于，所述第一超晶格结构和第二超晶格结构具有p型掺杂。

7.根据权利要求6所述的红外led芯片，其特征在于，所述p型掺杂剂包括mg、c、zn中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的红外led芯片，其特征在于，所述p型掺杂的掺杂浓度取值范围为5e17-2e18/cm3，包括端点值。

9.一种红外led芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

10.根据权利要求9所述的红外led芯片的制备方法，其特征在于，所述过渡层的晶格常数由接近p型窗口层的晶格常数逐渐过渡至接近所述欧姆接触层的晶格常数。

11.根据权利要求9所述的红外led芯片的制备方法，其特征在于，所述红外led芯片的外延结构包括基于algaas材料体系应用的功能层，且所述欧姆接触层包括gap欧姆接触层；所述过渡层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一超晶格结构和第二超晶格结构，其中，所述第一超晶格结构包括algaas/alaga1-a asxp1-x超晶格结构，所述第二超晶格结构包括albga1-b asyp1-y/alcga1-c aszp1-z，且a>b>c，x>y>z。

技术总结
本发明提供了一种红外LED芯片及其制备方法，所述外延结构包括N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层以及P型限制层；在所述P型窗口层与所述欧姆接触层之间设有过渡层，所述过渡层用于阻挡所述衬底和/或P型窗口层与所述欧姆接触层之间因晶格失配所产生的缺陷向上延伸，以提高P型窗口层的晶体质量；进一步地，通过设置所述过渡层的晶格常数由接近P型窗口层的晶格常数逐渐过渡至接近所述欧姆接触层的晶格常数；基于此，所述红外LED芯片的欧姆接触层的材料使用不受限。

技术研发人员：黄璐,乔元鹏,曹金如,许宗琦,马英杰
受保护的技术使用者：扬州乾照光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15