高光效GaN基MiniLED绿光外延结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体发光器件，尤其涉及高光效gan基mini led绿光外延结构及其制备方法。

背景技术：

1、发光二极管(led)通过电子与空穴复合释放能量发光将电能转化光能，以实现发光。随着科学技术的不断进步与发展，发光二极管被广泛地应用于照明和显示器领域。随着工业生产对发光二极管的显示亮度、对比度及分辨率要求越来越高，次毫米级发光二极管-mini led应运而生。mini led将发光二极管结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化，将像素点距离从毫米级降低至微米级，其在亮度、对比度和可靠性等方面显示了巨大的优势。

2、发光二极管工业量产以蓝绿光二极管为主，申请号为202110485368.1的中国发明专利公开了一种绿光外延结构的制备方法，其采用了u-algan结构的电子阻档层，能够提高发光效率。但是采用上述u-algan结构提高发光效率仅适用于普通的led，对于小电流下的mini led来说，u-algan结构还是会严重影响mini led的光效。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种高光效的gan基mini led绿光外延结构及其制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高光效gan基mini led绿光外延结构，包括依次层叠设置的有源区多量子阱层、电子阻档层和mg掺杂第一p-gan层，所述电子阻档层包括依次层叠设置的aln/gan超晶格结构、algan结构、algainn结构、inn结构和mgn结构。

3、本发明采用的另一技术方案为：上述高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，生长所述电子阻档层在反应室中进行，先在有源区多量子阱层的表面依次生长3～10个循环数的aln/gan超晶格结构，再依次生长algan结构、algainn结构、inn结构和mgn结构，所述反应室的温度为850～950℃，压力为180～220torr，在n2载气下v/ⅲ摩尔比为100～300。

4、本发明的有益效果在于：本发明的外延结构在有源区多量子阱层下设置电子阻档层结构，该电子阻档层通过依次层叠设置的aln/gan超晶格结构、algan结构、algainn结构起到电子阻挡、防止电子溢流和增加空穴注入的作用，然后设置inn结构实现空穴加速，最后设置mgn结构提供了空穴并增加了空穴的注入，从而有效提高发光复合效率，达到提高光效的目的。

技术特征：

1.一种高光效gan基mini led绿光外延结构，其特征在于，包括依次层叠设置的有源区多量子阱层、电子阻档层和mg掺杂第一p-gan层，所述电子阻档层包括依次层叠设置的aln/gan超晶格结构、algan结构、algainn结构、inn结构和mgn结构。

2.根据权利要求1所述的高光效gan基mini led绿光外延结构，其特征在于，包括依次层叠设置aln衬底、algan/gan缓冲层、高温非掺杂型ugan层、高温掺杂型ngan层、n-algan层、多周期si掺杂ngan层、超晶格ingan/gan应力释放层、多量子阱有源区层、电子阻档层、mg掺杂第一p-gan层、p-algan层和第二p-gan层。

3.一种权利要求1或2所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，生长所述电子阻档层在反应室中进行，先在有源区多量子阱层的表面依次生长3～10个循环数的aln/gan超晶格结构，再依次生长algan结构、algainn结构、inn结构和mgn结构，所述反应室的温度为850～950℃，压力为180～220torr，在n2载气下v/ⅲ摩尔比为100～300。

4.根据权利要求3所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，所述电子阻档层的厚度为7～12nm。

5.根据权利要求3所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，所述电子阻档层中al掺杂浓度为1×1018～1×1021cm-3。

6.根据权利要求5所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，所述aln/gan超晶格结构的al掺杂浓度为1×1020～1×1021cm-3，所述algan结构的al掺杂浓度为1×1019～1×1021cm-3，所述algainn结构的al掺杂浓度为1×1018～1×1019cm-3。

7.根据权利要求3所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，所述电子阻档层中in掺杂浓度为5×1017～1×1019cm-3。

8.根据权利要求7所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，algainn结构的in掺杂浓度为5×1017～10×1017cm-3，所述inn结构的in掺杂浓度为1×1018～1×1019cm-3。

9.根据权利要求3所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，所述mgn结构的mg掺杂浓度为1×1018～2×1019cm-3。

10.根据权利要求3所述的高光效gan基mini led绿光外延结构的制备方法，其特征在于，生长所述algan/gan缓冲层在反应室中进行，所述反应室的温度为700～900℃，压力为100～300torr，转速为800～1200转/分钟，采用h2载气，v/ⅲ摩尔比为60～100。

技术总结
本发明涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及高光效GaN基Mini LED绿光外延结构及其制备方法。该外延结构，包括依次层叠设置的有源区多量子阱层、电子阻档层和Mg掺杂第一p‑GaN层，所述电子阻档层包括依次层叠设置的AlN/GaN超晶格结构、AlGaN结构、AlGaInN结构、InN结构和MgN结构。该外延结构在有源区多量子阱层下设置电子阻档层结构，该电子阻档层通过依次层叠设置的AlN/GaN超晶格结构、AlGaN结构、AlGaInN结构起到电子阻挡、防止电子溢流和增加空穴注入的作用，然后设置InN结构实现空穴加速，最后设置MgN结构提供了空穴并增加了空穴的注入，从而有效提高发光复合效率，达到提高光效的目的。

技术研发人员：马昆旺,邹声斌,贺卫群,唐乐星,刘恒山
受保护的技术使用者：福建兆元光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1