40、P型电子阻挡层150、P 型 GaN 层 160。
[0024]在本实施例中，其核心为有源层的结构。具体的，有源层140为多量子阱结构，其起始端为铝组分自N型GaN层120至量子阱方向逐渐增加的第一 AlGaN渐变层，末端为铝组分从量子阱至P型电子阻挡层150方向逐渐减少的第二 AlGaN渐变层，中间为量子阱层142和位于量子阱层142内的中间皇层143，图2显示了有源层的能带图。其中，第一 AlGaN渐变层作为多量子阱结构的第一个皇层141，第二 AlGaN渐变层作为多量子阱结构的最后一个皇层144，中间皇层143为AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层，位于中间的GaN层1432掺入少量的Mg原子，可以提高高温下空穴的注入效率，两边的AlGaN层阻止Mg原子扩散到量子阱，不会因为在势皇层中掺杂Mg引起量子阱中形成深的缺陷能级。
[0025]下面结合制作方法对前述外延结构做详细说明。
[0026]首先，将蓝宝石图形衬底100放入金属有机化学气相沉积(M0CVD)中升温至1000-1200°C，在氢气氛围下处理3-10分钟；
接着，降温至500-600°C，通入氨气和三甲基镓，生长20-50nm的低温缓冲层110，然后关闭三家钾镓；
接着，升温至1030-1120°C，生长1.5-4微米厚的N型氮化镓层120 ；
接着，降温至800-900°C，生长5-25个周期InGaN/GaN超晶格层130，其中InGaN层厚度 l_2nm，GaN 层厚度 2_30nm ；
接着，温度调整到800-900°C，生长铝组分渐变的第一 AlGaN渐变层作为第一个皇层141，其厚度范围3-15nm。其中铝组分通过进入反应室的三甲基铝控制，开始点的三甲基铝流量为0，生长时三甲基铝流量逐渐增加，此第一 AlGaN渐变层末端的铝组分范围10-30% ;接着，升温至750-830°C，生长第一个InGaN量子阱层142 ；
接着，升温至800-900 °C，生长中间皇层143 ;中间皇层的第一层1431是含有铝的AlGaN层，其厚度l_3nm;中间皇层的第二层1432是GaN层，其厚度l_5nm，并通入二茂镁形成P型掺杂；中间皇层的第三层1433也是含有铝的AlGaN层，其厚度l_3nm ;含有铝的AlGaN势皇层，其A1组分范围5-20% ；
重复生长上述InGaN量子阱层142及含有3层结构的中间皇层143，重复周期5_15个； 接着，生长完最后一个InGaN量子阱层142后，升温至800-900°C，生长最后一个铝组分渐变的AlGaN势皇层作为最后一个皇层144，其厚度范围3_15nm，其开始的铝组分范围10-30%，生长结束时铝组分是0 ;可通过通入反应室的三甲基铝流量来控制；
接着，升温至800-950°C之间，生长p型AlGaN电子阻挡层；
接着，控制温度为900-1050°C之间，生长p型GaN层；
接着，控制温度为900-1050°C之间，生长重掺杂p型GaN接触层(图1所示发光二极管结构未示出此层)，构成改善高温下发光效率的发光二极管外延结构。
[0027]很明显地，本发明的说明不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本发明构思的所有可能的实施方式。
【主权项】
1.发光二极管，包括第一类半导体层、第二类半导体层和夹在两者之间的有源层，所述有源层系由阱层和皇层交替构成的多量子阱结构，其中第一个皇层为铝组分自第一类半导体层至量子阱方向逐渐增加的第一 AlGaN渐变层，位于阱层中间的皇层为AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层，最后一个皇层为铝组分从量子阱至第二类半导体层方向逐渐减少的第二AlGaN渐变层。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层的GaN层为p型掺杂，其掺杂浓°(:为5E17-lE19cm 3。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层中，AlGaN层的厚度为l~3nm，A1组分范围为5~20%，GaN层的厚度l~5nm，具有p型掺杂ο4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述第一AlGaN渐变层的厚度为3~15nm,开始A1组分是0，末端A1组分10-30%。5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述第二AlGaN渐变层的厚度为3~15nm，其开始端的铝组分为10~30%，末端的铝组分是0。6.发光二极管的制作方法，包括生长第一类半导体层、有源层和第二类半导体层，其特征在于:所述有源层通过下面步骤形成: 1)生长铝组分渐变的第一AlGaN渐变层作为第一个皇层，其铝组分通过进入反应室的三甲基铝控制，开始点的三甲基铝流量为0，生长时三甲基铝流量逐渐增加； 2)生长第一个量子阱层； 3)生长中间势皇层，其结构为AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层； 4)重复生长上述量子阱层及上述中间势皇层，重复周期为η个，其中η多2; 5)生长完最后一个量子阱层后，生长铝组分渐变的第二AlGaN渐变层作为最后一个皇层，通过通入反应室的三甲基铝流量来控制，开始点的三甲基铝流量为最大，生长时三甲基招流量逐渐减少。7.根据权利要求6所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤1)中形成的第一 AlGaN渐变层的厚度为3~15nm，其开始端的铝组分为0，末端的铝组分为10~30%。8.根据权利要求6所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤2)形成的AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层中，GaN层具有p型掺杂。9.根据权利要求6所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤2)形成的AlGaN/GaN/AlGaN多层势皇层中，AlGaN层的厚度为l~3nm，Al组分范围为5~20%，GaN层的厚度l~5nm，具有p型掺杂。10.根据权利要求6所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤5)形成的第二 AlGaN渐变层的厚度为3~15nm，其开始端的铝组分为10~30%，末端的铝组分为0。
【专利摘要】本发明提供了一种发光二极管及其制作方法，通过设计发光阱区势垒的材料结构，实现对电子空穴限制能力的提高，显著改善LED芯片在高温下的发光效率。其中发光二极管结构，包括第一类半导体层、第二类半导体层和夹在两者之间的有源层，所述有源层系由阱层和垒层交替构成的多量子阱结构，其中第一个垒层为铝组分自第一类半导体层至量子阱方向逐渐增加的第一AlGaN渐变层，位于阱层中间的垒层为AlGaN/GaN/AlGaN多层势垒层，最后一个垒层为铝组分从量子阱至第二类半导体层方向逐渐减少的第二AlGaN渐变层。
【IPC分类】H01L33/06, H01L33/32, H01L33/00, H01L33/14
【公开号】CN105374912
【申请号】CN201510708848
【发明人】朱学亮, 张洁, 刘建明, 杜成孝, 徐宸科
【申请人】厦门市三安光电科技有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月28日