多量子阱結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】一種多量子阱結(jié)構(gòu)，包括兩個第一勢壘層、夾設(shè)在該兩個第一勢壘層之間的兩個阱層、以及夾設(shè)在兩個阱層之間的具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層的導(dǎo)帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導(dǎo)帶、價帶能級漸變過渡，且該第二勢壘層的摻雜濃度沿從一個阱層到另一個阱層的方向漸變。該種多量子阱結(jié)構(gòu)具有發(fā)光效率高的優(yōu)點。本發(fā)明還提供一種具有該多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
【專利說明】多量子阱結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種多量子阱結(jié)構(gòu)及具有該種多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]相比于傳統(tǒng)的發(fā)光源，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優(yōu)點，其作為一種新型的發(fā)光源，已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用到各領(lǐng)域當(dāng)中，如路燈、交通燈、信號燈、射燈及裝飾燈等。
[0003]現(xiàn)有的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中通常形成有多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)通常包括多個勢壘層以及被勢壘層隔開的多個阱層，所述阱層的導(dǎo)帶和價帶之間的能帶間隙小于勢壘層的導(dǎo)帶和價帶之間的能帶間隙，從而利用勢壘層較大的能帶間隙將由P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體遷移的空穴和由N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體遷移的電子局限在阱層，使得空穴和電子在阱層內(nèi)復(fù)合，進(jìn)而達(dá)成發(fā)光的目的。
[0004]但是，在現(xiàn)有的多量子阱結(jié)構(gòu)中，由于空穴的有效質(zhì)量較大，導(dǎo)致空穴之遷移速度遠(yuǎn)低于電子，所以電子與空穴在阱層中的分布非常不均勻，從此而影響了發(fā)光效率的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，有必要提供一種發(fā)光效率高的多量子阱結(jié)構(gòu)以及具有該種多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
[0006]一種多量子阱結(jié)構(gòu)，包括兩個第一勢壘層、夾設(shè)在該兩個第一勢壘層之間的兩個阱層、以及夾設(shè)在兩個阱層之間的具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層的導(dǎo)帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導(dǎo)帶、價帶能級漸變過渡，且該第二勢壘層的摻雜濃度沿從一個阱層到另一個阱層的方向漸變。
[0007]—種發(fā)光二極管，包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、以及夾設(shè)在該第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的至少一個如上所述的多量子阱結(jié)構(gòu)。
[0008]一種發(fā)光二極管，包括N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、以及夾設(shè)在該N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間的多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括兩個第一勢壘層以及夾設(shè)在該兩個第一勢壘層之間的多個阱層，該多量子阱結(jié)構(gòu)還包括多個具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層分別夾設(shè)在各相鄰兩阱層之間，該第二勢壘層的導(dǎo)帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導(dǎo)帶、價帶能級漸變過渡，且距離P型半導(dǎo)體層最近的第二勢壘層的摻雜濃度沿從該距離P型半導(dǎo)體層最近的第二勢壘層兩側(cè)的兩個阱層中的一個阱層到另一個阱層的方向漸變。
[0009]該種多量子阱結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管包括設(shè)置在兩個阱層之間的第二勢壘層，且該第二勢壘層的摻雜濃度沿從一個阱層到另一個阱層的方向漸變，從而使得該第二勢壘層具有較小的價帶能級變化幅度，該較小的價帶能級變化幅度能有效減少空穴由P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體遷移時受到的阻礙，彌補(bǔ)因空穴有效質(zhì)量較大而導(dǎo)致的空穴遷移速度低于電子的缺點，使更多的空穴能夠順利遷移，從而提高了空穴在阱層中的分布數(shù)量，平衡電子與空穴在多量子阱結(jié)構(gòu)中的分布均勻度，有效提升多量子阱結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0010]下面參照附圖，結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施方式提供的多量子阱結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0012]圖2為圖1所示的多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶圖。
[0013]圖3為現(xiàn)有的多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶圖。
[0014]圖4為本發(fā)明實施方式提供的另一種多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶圖。
[0015]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種多量子阱結(jié)構(gòu)，包括兩個第一勢壘層以及夾設(shè)在該兩個第一勢壘層之間的兩個阱層，其特征在于:該多量子阱結(jié)構(gòu)還包括夾設(shè)在兩個阱層之間的具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層的導(dǎo)帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導(dǎo)帶、價帶能級漸變過渡，且該第二勢壘層的摻雜濃度沿從一個阱層到另一個阱層的方向漸變。
2.如權(quán)利要求1所述的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述阱層的材質(zhì)為InxGai_xN，其中，X>0。
3.如權(quán)利要求2所述的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一勢壘層的材質(zhì)為GaN，所述第二勢壘層的材質(zhì)為InyGai_yN，其中，X > y ^ O，且從一個阱層到另一個阱層的方向上y逐漸趨近于O。
4.如權(quán)利要求2所述的多量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一勢壘層的材質(zhì)為AlzGa1=N,所述第二勢壘層的材質(zhì)為AlyGai_yN，其中，z > y ^ O，且從一個阱層到另一個阱層的方向上y逐漸趨近于z。
5.一種發(fā)光二極管，包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、以及夾設(shè)在該第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的至少一個如權(quán)利要求1-4任意一項所述的多量子阱結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層為N型摻雜GaN +導(dǎo)體層。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管還包括藍(lán)寶石基板以及形成在藍(lán)寶石基板上的成核層，所述N型摻雜GaN半導(dǎo)體層設(shè)置在該成核層上。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層為P型摻雜GaN半導(dǎo)體層。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該P型摻雜GaN半導(dǎo)體層與多量子阱結(jié)構(gòu)之間還夾設(shè)有一 P型摻雜AlGaN層。
10.一種發(fā)光二極管，包括N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、以及夾設(shè)在該N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間的多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括兩個第一勢壘層以及夾設(shè)在該兩個第一勢壘層之間的多個阱層，其特征在于:該多量子阱結(jié)構(gòu)還包括多個具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層分別夾設(shè)在各相鄰兩阱層之間，該第二勢壘層的導(dǎo)帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導(dǎo)帶、價帶能級漸變過渡，且距離P型半導(dǎo)體層最近的第二勢壘層的摻雜濃度沿從該距離P型半導(dǎo)體層最近的第二勢壘層兩側(cè)的兩個阱層中的一個阱層到另一個阱層的方向漸變。
【文檔編號】H01L33/32GK103545406SQ201210244973
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】黃世晟, 林雅雯, 凃博閔 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司