光电子器件和用于其制造的方法_2

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>[0043]图20示出贯穿另一个层结构的剖面图;
[0044]图21示出所述层结构的俯视图;
[0045]图22示出贯穿另一个层结构的剖面图;
[0046]图23示出光电子器件的立体图。
【具体实施方式】
[0047]图1示出贯穿层结构100的一部分的剖面的示意图。层结构100是外延生长的半导体层结构。特别地,层结构100能够由III族氮化物材料体系构成。层结构100能够在光电子器件中、尤其在发光二极管中应用。
[0048]沿外延生长方向101,在层结构100中依次有η型掺杂的晶体110、光有源层200和P型掺杂的晶体120。层结构100能够设置在图1中未示出的衬底上。在衬底和层结构100的在图1中示出的部分之间还能够设置有其他的层。在层结构100的所述层110、200、120之间也还能够设有其他的层。
[0049]光有源层200具有多个量子膜,所述量子膜在生长方向101上依次跟随并且分别通过势皇彼此间隔开。在图1中示出的示例中,存在第一量子膜210、第二量子膜220和第三量子膜230。第一量子膜210和第二量子膜220通过第一势皇215彼此分开。第二量子膜220和第三量子膜230通过第二势皇225彼此分开。光有源层220也能够包括其他数量的量子膜。例如,光有源层200可以具有在四个和十个之间的在生长方向101上依次跟随的量子膜。光有源层200也可以具有三十个或更多个在生长方向101上依次跟随的量子膜。
[0050]η型掺杂的晶体110例如能够具有GaN并且用Si掺杂。光有源层200的量子膜210、220、230例如能够具有InGaNo量子膜210、220、230之间的势皇215,225例如能够具有GaN。P型掺杂的晶体120例如能够具有GaN并且用Mg掺杂。
[0051]层结构100在光有源层200的区域中具有两个V型缺陷300。V型缺陷300也能够称作为V形凹陷(ν-pits)。图2示出V型缺陷300的示意立体图。每个V型缺陷300具有带有典型为6个或12个小面(侧面)310的倒棱锥的形状。小面310的数量与包围的晶体的晶体结构相关。在此,棱锥形的V型缺陷300从朝向η型掺杂的晶体110的方向定向的尖部330开始朝向P型掺杂的晶体120的方向扩宽并且形成朝向P型掺杂的晶体120的开口 320。
[0052]在V型缺陷300的区域中,层结构100的层不垂直于通常的生长方向101定向,而是相对于常规的生长方向101以在大约30度和大约80度之间的角度平行于尤其结晶学预设的平面定向。
[0053]层结构100的在图1中示出的局部具有两个V型缺陷300。第一 V型缺陷301沿生长方向101延伸穿过整个光有源层200,因此包围层结构100的光有源层200的全部量子膜210、220、230。第二 V型缺陷302沿生长方向101仅延伸穿过光有源层200的一部分,在示出的示例中因此仅包括第一量子膜210和第二量子膜220。第二 V型缺陷302的尖部330在生长方向101上位于第一 V型缺陷301的尖部330之上。在生长层结构100时,形成第二 V型缺陷302与形成第一 V型缺陷301相比在靠后的时间点才开始。形成第一 V型缺陷301在生长光有源层200之前已经开始。形成第二 V型缺陷302在光有源层200生长期间才开始。
[0054]在一个实施方式中,尽可能高数量的V型缺陷300沿层结构100的生长方向101完全地穿过光有源层200,如这在第一 V型缺陷301中是这种情况。在另一个实施方式中,力求V型缺陷300的大小的大的不均匀性。
[0055]通过在外延生长层结构100期间适当的生长条件,能够开始形成V型缺陷300。MOVPE设备中的生长条件在此能够包括在600°C和900°C之间的温度。在此,能够将三甲基镓或三乙基镓用作为III族前驱体。
[0056]图3示出层结构100的具有第一 V型缺陷300、301的部分的另一个示意剖面图。图3与图1不同地示出层结构100的附加的分离层130,所述分离层设置在光有源层200和P型掺杂的晶体120之间。分离层130能够由未掺杂的GaN构成。分离层130能够用于:防止掺杂原子从P型掺杂的晶体120扩散到光有源层200中。
[0057]光有源层200的量子膜210、220、230并且尤其势皇215、225在V型缺陷300的小面310的区域中具有比在V型缺陷300之外更小的厚度。例如,第一量子膜210在V型缺陷300之外具有第一厚度211并且在V型缺陷300的小面310的区域中具有第二厚度212。在此,第一厚度211大于第二厚度212。第一势皇215在V型缺陷300之外具有第一厚度216并且在V型缺陷300的小面310的区域中具有第二厚度217。第一厚度216大于第二厚度217。
[0058]光有源层200的层210、215、220、225、230在V型缺陷300的小面310的区域中的更小的厚度212、217相对于在V型缺陷300之外将正载流子从P型掺杂的晶体120注入到光有源层200中简化了将正载流子从P型掺杂的晶体120穿过V型缺陷300的小面310注入到光有源层200中。因此,沿着与生长方向101反平行的第一运输方向240在V型缺陷300之外的横向区域中运输正载流子与沿着第二运输方向250穿过V型缺陷300的小面310运输相比是概率更小的。
[0059]对于提高的可穿透性而言尤其显著的是,势皇215、225在小面310的区域中具有比在V型缺陷300之外的横向区域中更小的厚度217。量子膜210、220、230的厚度能够显著更小并且不一定必须在小面310的区域中与在V型缺陷300之外的横向区域中的厚度211不同。
[0060]光有源层200的量子膜210、220、230在V型缺陷300的小面310的区域中与在V型缺陷300之外的横向区域中相比能够具有更小的铟含量。由此,相对于在V型缺陷300之外的横向区域,在V型缺陷300的区域中改变沿生长反向101的带边变化。这也相对于沿着第一运输方向240运输简化了沿着第二运输方向250运输载流子。
[0061]光有源层200的层210、215、220、225、230在V型缺陷300的区域中的减小的厚度和量子膜210、220、230在V型缺陷300的区域中的降低的铟含量能够通过适当的生长条件、如压强、温度、V族/III族比、H2/N2比和生长速率来控制。特别地,当在III族氮化物MOVPE中进行生长时,在生长光有源层200期间的生长温度能够低于950摄氏度并且生长压强低高于I Omabr。
[0062]图3示出:分离层130在V型缺陷300的小面310的区域中也具有第二厚度132,所述第二厚度相对于分离层130在V型缺陷300之外的横向区域中的第一厚度131减小。这不是强制需要的,然而,这同样相对于沿着第一运输方向240在V型缺陷300之外的横向区域中注入简化了将正载流子(空穴)从P型掺杂的晶体120沿着第二运输方向200穿过V型缺陷300的小面310注入到光有源层200中。优选地,分离层130在V型缺陷300之外的横向区域中的第一厚度131为至少4nm。分离层130在V型缺陷300的小面310中的第二厚度132优选小于8nm。
[0063]V型缺陷300的开口 320朝向层结构100的p型掺杂的晶体120。V型缺陷300的开口 320具有填充部340,所述填充部由P型掺杂的晶体120的材料形成。因此,p型掺杂的晶体120在V型缺陷300的区域中延伸进入到V型缺陷300中。
[0064]在此,填充部340或P型掺杂的晶体120进入到V型缺陷300中的延伸部在此具有深度341。该深度341优选至少对应于两个量子膜220、230和势皇225在层结构100在V型缺陷300之外的横向区域中的总厚度。如果光有源层200具有五个量子膜210、220、230,那么深度341优选在1nm和400nm之间、尤其在20nm和10nm之间。高的深度341能够通过下述方式实现:在生长光有源层200之前或在生长光有源层200期间的早期的时间点就已经开始形成V型缺陷300。形成在图3中示出的第一 V型缺陷300、301在外延生长光有源层200之前就已经开始,由此V型缺陷300、301的尖部330在生长方向301上设置在光有源层200之下并且V型缺陷300、301具有足够的深度341。
[0065]V型缺陷300的开口 320的具有p型掺杂的晶体120的填充部340连同光有源层200的层210、215、220、225、230在V型缺陷300的小面310的区域中的较小的厚度212、217共同同样引起将正载流子沿着第二运输方向250穿过V型缺陷300的小面310注入,所述注入相对于沿着第一运输方向240在V型缺陷300之外的横向区域中注入是简化的。
[0066]如上面已经示出的那样,相对于在V型缺陷300之外的光有源层20
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