本發(fā)明涉及發(fā)光二極管外延技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能提高抗靜電能力和發(fā)光效率的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，隨著LED行業(yè)的快速發(fā)展,人們對(duì)亮度的需求越來(lái)越高，很多專(zhuān)家學(xué)者，不斷的提出有助于提高亮度的新材料和新結(jié)構(gòu)。其中藍(lán)光LED廣泛應(yīng)用在背光、照明領(lǐng)域。藍(lán)光LED芯片與適應(yīng)的熒光粉封裝后發(fā)出白光，能夠取代傳統(tǒng)高能耗照明。因此如何提高藍(lán)光LED亮度和光效非常重要。在藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中P型GaN層是十分重要的一層。

現(xiàn)有技術(shù)中，藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底1、GaN緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區(qū)5、電子阻擋層6和P型GaN層7，如圖1所示。但是上述結(jié)構(gòu)中的P型GaN層7存在以下缺點(diǎn)：首先，P型GaN層的電阻相對(duì)較高，使其電壓相對(duì)較高，影響其整體的發(fā)光效率，抗靜電能力；其次，P型GaN層中雜質(zhì)Mg難以有效摻入GaN晶格中，不能形成有效的空穴，影響電子復(fù)合發(fā)光效率，影響P電極接觸電壓，從而影響藍(lán)光LED整體的工作電壓和發(fā)光效率；最后，P型GaN層的晶體質(zhì)量對(duì)整個(gè)外延結(jié)構(gòu)性能提升很關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種能提高抗靜電能力和發(fā)光效率的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)。它不但能夠降低工作電壓，還能夠提高抗靜電能力，有效提高LED的發(fā)光效率。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)：

一種能提高抗靜電能力和發(fā)光效率的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，它從下至上依次包括藍(lán)寶石襯底、AlN緩沖層、U型GaN層、N型GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層和P型GaN層。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述P型GaN層包括生長(zhǎng)厚度較薄的薄P-GaN層、厚度較厚的厚P-GaN層以及依次生長(zhǎng)在薄P-GaN層和厚P-GaN層上方的低濃度 P-GaN層、超高濃度薄P-GaN層和高濃度厚P-InGaN層。所述薄P-GaN層與厚P-GaN層交替生長(zhǎng)，或者厚P-GaN層與薄P-GaN層交替生長(zhǎng)，交替生長(zhǎng)周期為6-20個(gè)周期。P型GaN層中摻雜Mg元素或者同時(shí)摻雜Mg元素和In元素。

在上述藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述薄P-GaN層為高濃度層，薄P-GaN層的厚度為10-30埃，生長(zhǎng)P型，摻雜的Mg元素濃度為6x10¹⁹ cm^3-4x10²⁰ cm³，同時(shí)摻雜In元素濃度為1x10¹⁷ cm³ ~4x10¹⁷ cm³。厚P-GaN層為低濃度層，厚P-GaN層的厚度為20-80埃，生長(zhǎng)P型，摻雜的Mg元素濃度為6x10¹⁹ cm³ -4x10²⁰ cm³，同時(shí)摻雜In元素濃度為1x10¹⁷ cm³ ~4x10¹⁷ cm³。低濃度 P-GaN層厚度為70-90埃，生長(zhǎng)P型，摻雜Mg元素濃度為6x10¹⁹ cm³ ~9.5x10¹⁹cm³。超高濃度薄P-GaN層厚度為30-40埃，生長(zhǎng)P型，摻雜Mg元素濃度為6x10²⁰cm³ ~9x10²⁰ cm³；高濃度厚P-InGaN層厚度為15-25埃，生長(zhǎng)P型，摻雜Mg元素濃度為2x10²⁰cm³ ~5x10²⁰ cm³，同時(shí)摻雜In元素濃度為2.4x10¹⁹ cm³ ~2.4x10²⁰cm³。

在上述藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述P型GaN層的生長(zhǎng)溫度為800-1000℃，生長(zhǎng)壓力為180-300torr，P型GaN層在氮?dú)?、氫氣或者氫氮混合氣環(huán)境中生長(zhǎng)。

在上述藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述P型GaN層采用P-InGaN或者PGaN中的任一種，所述薄P-GaN層與厚P-GaN層交替生長(zhǎng)采用InGaN/GaN、InGaN/InGaN或者GaN/GaN 中的任一種。

本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，將P型GaN層分為兩大部分。第一大部分薄P-GaN層為高濃度生長(zhǎng)部分，主要是為了通過(guò)高濃度來(lái)降低工作電壓，高濃度條件下要生長(zhǎng)薄P-GaN層，是因?yàn)樯L(zhǎng)過(guò)厚會(huì)產(chǎn)生較多的缺陷，使后面的晶體質(zhì)量變差，從而影響亮度和電性。第二大部分厚P-GaN層為低濃度厚生長(zhǎng)部分，是為了將高濃度產(chǎn)生的大缺陷將其覆蓋住，以提高晶體質(zhì)量。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)此種生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，既可以提高摻雜濃度，形成更多有效空穴，提高與電子復(fù)合的發(fā)光效率，又可以降低工作電壓，還可以保證晶體質(zhì)量，一定程度上改善整體的抗靜電能力。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中LED外延結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種LED外延結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參看圖2，本發(fā)明能提高抗靜電能力和發(fā)光效率的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括藍(lán)寶石襯底1、AlN緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區(qū)5、電子阻擋層6和P型GaN層7。P型GaN層7包括生長(zhǎng)厚度較薄的薄P-GaN層8、厚度較厚的厚P-GaN層9以及依次生長(zhǎng)在薄P-GaN層8和厚P-GaN層9上方的低濃度 P-GaN層10、超高濃度薄P-GaN層11和高濃度厚P-InGaN層12。薄P-GaN層8與厚P-GaN層9交替生長(zhǎng)，或者厚P-GaN層9與薄P-GaN層8交替生長(zhǎng)，交替生長(zhǎng)周期為6-20個(gè)周期。P型GaN層7中摻雜Mg元素或者同時(shí)摻雜Mg元素和In元素。

薄P-GaN層8為高濃度層，薄P-GaN層8的厚度為10-30埃，生長(zhǎng)P型，摻雜的Mg元素濃度為6x10¹⁹ cm^3-4x10²⁰ cm³，同時(shí)摻雜In元素濃度為1x10¹⁷ cm³ ~4x10¹⁷ cm³。厚P-GaN層9為低濃度層，厚P-GaN層9的厚度為20-80埃，生長(zhǎng)P型，摻雜的Mg元素濃度為6x10¹⁹ cm³ -4x10²⁰ cm³，同時(shí)摻雜In元素濃度為1x10¹⁷ cm³ ~4x10¹⁷ cm³。低濃度 P-GaN層10厚度為70-90埃，生長(zhǎng)P型，摻雜Mg元素濃度為6x10¹⁹ cm³ ~9.5x10¹⁹cm³。超高濃度薄P-GaN層11厚度為30-40埃，生長(zhǎng)P型，摻雜Mg元素濃度為6x10²⁰cm³ ~9x10²⁰ cm³。高濃度厚P-InGaN層12厚度為15-25埃，生長(zhǎng)P型，摻雜Mg元素濃度為2x10²⁰cm³ ~5x10²⁰ cm³，同時(shí)摻雜In元素濃度為2.4x10¹⁹ cm³ ~2.4x10²⁰cm³。P型GaN層7的生長(zhǎng)溫度為800-1000℃，生長(zhǎng)壓力為180-300torr，P型GaN層7在氮?dú)?、氫氣或者氫氮混合氣環(huán)境中生長(zhǎng)。P型GaN層7采用P-InGaN或者PGaN中的任一種，所述薄P-GaN層8與厚P-GaN層9交替生長(zhǎng)采用InGaN/GaN、InGaN/InGaN或者GaN/GaN 中的任一種。

本發(fā)明中P型GaN層7的具體生長(zhǎng)可以采用以下實(shí)施方式：

實(shí)施例一：

生長(zhǎng)P型GaN層7，溫度為800℃，生長(zhǎng)壓力為200-210torr，在氮?dú)?、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長(zhǎng)8個(gè)周期。首先生長(zhǎng)高濃度薄P-GaN層8的厚度為10埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素Mg，摻雜濃度為8x10¹⁹ cm³ cm³ ，同時(shí)摻入元素In，摻雜濃度為2x10¹⁷ cm³；其次生長(zhǎng)低濃度厚P-InGaN層9，生長(zhǎng)溫度為900℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，生長(zhǎng)厚度為20埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為6x10¹⁹ cm³，同時(shí)摻入元素In,摻雜濃度為2x10¹⁷cm³；再其次生長(zhǎng)低濃度 P-GaN層10生長(zhǎng)溫度為930℃，生長(zhǎng)壓力為210torr，厚度為72埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為6x10¹⁹ cm³；接著再次生長(zhǎng)超高濃度薄P-GaN層11生長(zhǎng)溫度為930℃，生長(zhǎng)壓力為210torr，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為6x10²⁰cm³ ；最后生長(zhǎng)高濃度厚P-InGaN層12生長(zhǎng)溫度為800℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，生長(zhǎng)厚度為15埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為2x10²⁰ cm³同時(shí)摻入元素In,摻雜濃度為2.4x10¹⁹cm³。

實(shí)施例二：

生長(zhǎng)P型GaN層7，溫度為800-1000℃，生長(zhǎng)壓力為180-300torr，在氮?dú)?、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長(zhǎng)6個(gè)周期。首先生長(zhǎng)高濃度薄P-GaN層8的厚度為15埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素Mg，摻雜濃度為1x10²⁰ cm³ ，同時(shí)摻入元素In，摻雜濃度為3x10¹⁷ cm³；其次生長(zhǎng)低濃度厚P-InGaN層9，生長(zhǎng)溫度為890℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，生長(zhǎng)厚度為30埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為6x10¹⁹ cm³ ，同時(shí)摻入元素In,摻雜濃度為3x10¹⁷cm³；再其次生長(zhǎng)低濃度 P-GaN層10生長(zhǎng)溫度為930℃，生長(zhǎng)壓力為220torr， 厚度為80埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為7x10¹⁹cm³；接著再次生長(zhǎng)超高濃度薄P-GaN層11生長(zhǎng)溫度為930℃，生長(zhǎng)壓力為220torr，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為6x10²⁰cm³ ；最后生長(zhǎng)高濃度厚P-InGaN層12生長(zhǎng)溫度為800℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，生長(zhǎng)厚度為20埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為2x10²⁰ cm³，同時(shí)摻入元素In，摻雜濃度為6x10¹⁹cm³。

實(shí)施例三：

生長(zhǎng)P型GaN層7，溫度為950℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，在氮?dú)?、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長(zhǎng)15個(gè)周期。首先生長(zhǎng)高濃度薄P-GaN層8的厚度為15埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素Mg，摻雜濃度為1.5x10²⁰ cm³ ，同時(shí)摻入元素In，摻雜濃度為1x10¹⁷ cm³；其次生長(zhǎng)低濃度厚P-InGaN層9，生長(zhǎng)溫度為950℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，生長(zhǎng)厚度為15埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為7x10¹⁹ cm³，同時(shí)摻入元素In,摻雜濃度為1x10¹⁷cm³；再其次生長(zhǎng)低濃度 P-GaN層10生長(zhǎng)溫度為950℃，生長(zhǎng)壓力為200torr， 厚度為90埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為6x10¹⁹cm³；接著再次生長(zhǎng)超高濃度薄P-GaN層11生長(zhǎng)溫度為950℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為3x10²⁰cm³ ；最后生長(zhǎng)高濃度厚P-InGaN層12生長(zhǎng)溫度為800℃，生長(zhǎng)壓力為200torr，生長(zhǎng)厚度為25埃，生長(zhǎng)P型，摻雜元素為Mg，摻雜濃度為3x10²⁰ cm³同時(shí)摻入元素In,摻雜濃度為2x10²⁰cm³。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不限于本發(fā)明的其它實(shí)施方式，凡屬本發(fā)明的技術(shù)路線(xiàn)原則之內(nèi)，所做的任何顯而易見(jiàn)的修改、替換或改進(jìn)，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。