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CN105845794B - 一种氮化物发光二极管 - Google Patents

一种氮化物发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮化物发光二极管，依次包括衬底，N型氮化物，In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，第一V形坑，第二V形坑，多量子阱，P型氮化物以及P型接触层，在多量子阱形成第一V形坑的基础上，在多量子阱区与N型氮化物间插入一层In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，通过控制该层的In量子点/InN和Al量子点/AlN界面形成的堆垛层错和反向畴等缺陷的密度，来控制产生第二V形坑的密度，从而获得最佳的V形坑的密度，提升氮化物发光二极管的发光强度和发光效率。

Description

一种氮化物发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种氮化物发光二极管。
背景技术
现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因氮化物发光二极管的底层存在缺陷，导致生长量子阱时缺陷延伸会形成V形坑。缺陷会形成非辐射复合中心，引起非辐射复合，但是，一定数量的V形坑又会使多量子阱形成局域量子态，提升量子效应，提升发光二极管的发光效率和发光强度。因此，氮化物发光二极管的V形坑密度不能太高，否则会产生大量非辐射复合中心，引起亮度下降，同时，V形坑密度又不能过低，否则，多量子阱的局域量子态数量偏少，量子效应偏低，引起亮度下降。因此，为了提升氮化物发光二极管的发光强度和效率，必须通过V形坑密度控制层来控制V形坑数量，以获得最佳的发光效率和发光强度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种氮化物发光二极管，在多量子阱区与N型氮化物间插入一层In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，通过控制该层的In量子点/InN和Al量子点/AlN界面形成的堆垛层错和反向畴等缺陷的密度，来控制产生第二V形坑的密度，从而获得最佳的V形坑的密度，提升氮化物发光二极管的发光强度和发光效率。
一种氮化物发光二极管，依次包括衬底，N型氮化物，In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，第一V形坑，第二V形坑，多量子阱，P型氮化物以及P型接触层，在多量子阱区与N型氮化物间插入一层In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的第二V形坑控制层，通过控制该层的In量子点/InN和Al量子点/AlN界面形成的堆垛层错和反向畴等缺陷的密度，来控制产生第二V形坑的密度，从而获得最佳的V形坑的密度，提升氮化物发光二极管的发光强度和发光效率。
进一步地，所述In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，通过In量子点/InN和Al量子点/AlN两者界面形成的堆垛层错和反向畴等缺陷密度来控制多量子阱的第二V形坑的密度。
进一步地，所述V形坑控制层的In量子点的大小为1~100nm，优选5nm；InN厚度为10~500nm，优选10nm；Al量子点的大小为1~100nm，优选5nm；AlN厚度为10~500nm，优选10nm。
进一步地，所述第一V形坑由缓冲层产生的位错延伸至多量子阱而形成。
进一步地，所述第二V形坑由在多量子阱和N型氮化物间插入的V形坑控制层形成的堆垛层错和反向畴等缺陷延伸至多量子阱而形成。
进一步地，所述第一V形坑的密度为105~1010cm2，第二V形坑的密度为105~1010cm2。
进一步地，所述第一V形坑的大小为50~500nm，第二V形坑的大小为50~500nm。
附图说明
图1为传统氮化物发光二极管的示意图。
图2为本发明实施例的氮化物发光二极管的示意图。
图示说明：100：衬底，101：缓冲层，102：N型氮化物，103：In量子点/InN（103a/103b）和Al量子点/AlN（103c/103d）组成的V形坑控制层，104：第一V形坑，105：第二V形坑，106：多量子阱，107：P型氮化物，108：P型接触层。
具体实施方式
传统的氮化物发光二极管的底层存在缺陷，导致生长量子阱时缺陷延伸会形成V形坑，如图1所示。缺陷会形成非辐射复合中心，引起非辐射复合，但是，一定数量的V形坑又会使多量子阱形成局域量子态，提升量子效应，提升发光二极管的发光效率和发光强度。因此，氮化物发光二极管的V形坑密度不能太高，否则会产生大量非辐射复合中心，引起亮度下降，同时，V形坑密度又不能过低，否则，多量子阱的局域量子态数量偏少，量子效应偏低，引起亮度下降。因此，为了提升氮化物发光二极管的发光强度和效率，有必要通过V形坑密度控制层来控制V形坑数量，以获得最佳的发光效率和发光强度。
为了控制V形坑密度以取得降低非辐射复合和增加局域量子态，获得最佳的发光效率，本发明提出一种氮化物发光二极管，如图2所示，依次包括：衬底100，缓冲层101，N型氮化物102，In量子点/InN（103a/103b）和Al量子点/AlN（103c/103d）组成的V形坑控制层103，第一V形坑104，第二V形坑105，多量子阱106，P型氮化物107以及P型接触层108。
首先，采用MOCVD设备在衬底100上依次沉积缓冲层101，N型氮化物102；然后，在N型氮化物上沉积一层V形坑控制层103，该层由In量子点/InN（103a/103b）和Al量子点/AlN（103c/103d）组成，In量子点的尺寸为5nm，InN厚度为10nm，Al量子点的大小为5nm，AlN厚度为10nm。通过控制该层的In量子点/InN和Al量子点/AlN界面形成的堆垛层错和反向畴等缺陷的密度，来控制产生第二V形坑的密度，从而获得最佳的V形坑密度，提升氮化物发光二极管的发光强度和发光效率。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。

Claims (9)

1.一种氮化物发光二极管，依次包括衬底，N型氮化物，In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，第一V形坑，第二V形坑，多量子阱，P型氮化物以及P型接触层，所述V形坑控制层插入于多量子阱区与N型氮化物之间；所述In量子点/InN和Al量子点/AlN组成的V形坑控制层，通过In量子点/InN和Al量子点/AlN两者界面形成的堆垛层错和反向畴缺陷密度来控制多量子阱的第二V形坑的密度。
2.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑控制层的In量子点的大小为1~100nm。
3.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑控制层的InN厚度为10~500nm。
4.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑控制层的Al量子点的大小为1~100nm。
5.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述V形坑控制层的AlN厚度为10~500nm。
6.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第一V形坑由缓冲层产生的位错延伸至多量子阱而形成。
7.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第二V形坑由在多量子阱和N型氮化物间插入的V形坑控制层形成的堆垛层错和反向畴缺陷延伸至多量子阱而形成。
8.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第一V形坑的密度为105~1010cm-2，第二V形坑的密度为105~1010cm-2。
9.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述第一V形坑的大小为50~500nm，第二V形坑的大小为50~500nm。
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