CN116632138A - 一种深紫外led外延片、外延生长方法及led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种深紫外LED外延片、外延生长方法及LED芯片，通过设置由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成的空穴传导层，且在空穴传导层中引入碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr掺杂，使二维AlN子层实现P掺杂，提供空穴，同时由于磁性粒子的引入，可以在AlN结构中引入浅受主杂质能级，由于浅受主杂质能级的引入，更有利于空穴电离和传导，从而提高深紫外LED的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种深紫外LED外延片、外延生长方法及LED芯片。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件，由于其体积小、亮度高、能耗低等特点，吸引了越来越多研究者的注意。
近些年来AlGaN基深紫外发光二极管的应用非常广泛，例如，在空气和水的净化、表面消毒、紫外线固化、医学光疗等方面均有应用。紫外波段依据波长通常可以划分为: 长波紫外UVA (320nm–400nm)、中波紫外UVB (280nm–320nm)、短波紫外UVC (200nm–280nm)以及真空紫外(10nm–200nm)，对于AlGaN基材料而言，波长越短，Al组分越高，因此高质量材料外延和实现有效掺杂面临越来越高的挑战。虽然深紫外 LED 的光输出功率已经被大大提高，但是 AlGaN 基深紫外 LED 仍然存在外量子效率和发光功率低的瓶颈问题。
首先，高Al组分AlGaN材料和蓝宝石衬底之间具有较大的晶格失配和热失配，造成AlGaN在蓝宝石衬底上外延生长时会产生很大的位错密度，形成严重的非辐射复合中心，其次，Ⅲ族氮化物的有源层异质结界面处诱发的自发和压电极化电荷使得量子阱能带发生倾斜，减弱了电子和空穴波函数的交叠，从而进一步降低了辐射复合速率。此外，深紫外LED中空穴和电子注入不平衡而引起的电子溢漏也被认为是内量子效率较低的重要因素。
具体的，深紫外随着波长的逐渐变短，量子阱的Al组分逐渐升高，亦即电子阻挡层的Al组分逐渐增高，因此电子阻挡层在有效阻挡电子，防止电子溢流的同时，对空穴的注入也产生了不利的影响。其物理原因在于，AlGaN或AlN材料的电子阻挡层中，受主杂质能级较GaN更深，而且随着 Al 组分的增大，AlGaN材料的禁带宽度增大，受主能级不断加深，激活能持续增加，导致空穴载流子激活效率和浓度降低，从而降低深紫外发光二极管的电子注入效率和发光效率。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种深紫外LED外延片、外延生长方法及LED芯片，旨在解决现有技术中，由于AlGaN基深紫外发光二极管中量子阱的Al组分较高，影响空穴注入，导致发光效率低的问题。
根据本发明实施例当中的一种深紫外LED外延片，包括空穴传导层，所述空穴传导层由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成，其中，在所述空穴传导层中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
进一步的，所述深紫外LED外延片还包括衬底、AlGaN缓冲层、非掺杂AlGaN、N型AlGaN层、多量子阱层、P型AlGaN层以及P型接触层；
所述AlGaN缓冲层、所述非掺杂AlGaN、所述N型AlGaN层、所述多量子阱层、所述空穴传导层、所述P型AlGaN层以及所述P型接触层依次外延生长在所述衬底上。
进一步的，所述空穴传导层为未掺杂的AlN子层和掺杂有碱土金属元素的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构，其中，掺杂有碱土金属元素的AlN子层中掺杂Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
进一步的，所述空穴传导层为未掺杂的AlN子层、掺杂Mg的AlN子层、掺杂Ca的AlN子层、掺杂Zn的AlN子层、掺杂Sr的AlN子层中任意两层、三层、四层或者五层周期性交替生长而成的复合结构。
进一步的，所述空穴传导层中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂在富氮条件下进行，Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的摩尔比大于20000。
进一步的，所述空穴传导层中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂浓度为0.01%~0.5%。
进一步的，所述空穴传导层的生长温度为800℃~1100℃。
根据本发明实施例当中的一种LED外延片的外延生长方法，用于制备上述的深紫外LED外延片，所述外延生长方法包括：生长空穴传导层，所述空穴传导层由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成，其中，在所述空穴传导层中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
进一步的，所述外延生长方法还包括：
提供一生长所需的衬底；
在所述衬底上依次外延生长AlGaN缓冲层、非掺杂AlGaN、N型AlGaN层、多量子阱层、所述空穴传导层、P型AlGaN层以及P型接触层。
根据本发明实施例当中的一种LED芯片，包括上述的深紫外LED外延片。
与现有技术相比：本发明提供的深紫外LED外延片，通过设置由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成的空穴传导层，且在空穴传导层中引入碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr掺杂，使二维AlN子层实现P掺杂，提供空穴，同时由于磁性粒子的引入，可以在AlN结构中引入浅受主杂质能级，由于浅受主杂质能级的引入，更有利于空穴电离和传导，从而提高深紫外LED的发光效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种深紫外LED外延片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种LED外延片的外延生长方法的实现流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考图1，为本发明实施例提供的一种深紫外LED外延片的结构示意图，该深紫外LED外延片包括衬底1和依次设于衬底1上的AlGaN缓冲层2、非掺杂AlGaN层3、N型AlGaN层4、多量子阱层5、空穴传导层6、P型AlGaN层7以及P型接触层8。
其中，深紫外LED外延片中的空穴传导层6由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成，具体的，在空穴传导层6中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。需要说明的是，由于Mg、Ca、Zn、Sr原子和N组成的键长比Al-N键长长，拉长键长有助于减少静电排斥势，使掺杂体系总能更低，更容易掺杂，此外，Mg、Ca、Zn、Sr由于离子半径与 Al 相差并不太大，体系的平面型结构没有被破坏；由于Mg、Ca、Zn、Sr原子的电负性更接近于 Al 原子而不是 N 原子，在富N 的环境中，杂质原子更容易取代Al原子，被掺杂进单层，由于Mg、Ca、Zn、Sr原子都只有两个价电子，比 Al 原子的三个价电子少一个，所以每个Mg、Ca、Zn、Sr原子的引入为体系带来一个空穴，在体系的能带带隙中引入一个浅受主杂质能级，更有利于空穴的电离；最后，每个替位原子将引入一个玻尔磁子，此时材料显示磁性，在体系的禁带中引入自旋极化的浅受主能级，这个能级恰好处于费米能级处，使得体系呈现为半金属性，电导率大大提高，提高空穴的传导。
在本发明一实施例中，本发明所提供的空穴传导层6中若干二维的AlN子层交替生长的周期数可以为2-100个，对此本发明不做具体限制。
在本发明一实施例中，所述空穴传导层6为未掺杂的AlN子层和掺杂有碱土金属元素的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构，其中，掺杂有碱土金属元素的AlN子层中掺杂Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。可以理解的，空穴传导层6可以为未掺杂的AlN子层和掺杂Mg的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6可以为未掺杂的AlN子层和掺杂Ca的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6可以为未掺杂的AlN子层和掺杂Zn的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6可以为未掺杂的AlN子层和掺杂Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构。
示例性的，空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和掺杂Mg/Ca的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Mg/ Zn的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Mg/ Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Ca/Zn的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Ca/Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Zn/Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构。
示例性的，空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Mg/Ca/Zn的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Mg/Ca/Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Ca/Zn/Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6还可以为未掺杂的AlN子层和同时掺杂Mg/Zn/Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构。
在本发明一实施例中，所述空穴传导层6为未掺杂的AlN子层、掺杂Mg的AlN子层、掺杂Ca的AlN子层、掺杂Zn的AlN子层、掺杂Sr的AlN子层中任意两层、三层、四层或者五层周期性交替生长而成的复合结构。示例性的，空穴传导层6可以为未掺杂的AlN子层、掺杂Mg的AlN子层以及掺杂Ca的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构；空穴传导层6可以为未掺杂的AlN子层、掺杂Mg的AlN子层、掺杂Ca的AlN子层、掺杂Zn的AlN子层以及掺杂Sr的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构，等等，需要说明的是，上述示例并不是对本发明的限定，各AlN子层可以进行任意顺序的组合。
在本发明一实施例中，空穴传导层6中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂在富氮条件下进行，Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的摩尔比大于20000。
在本发明一实施例中，空穴传导层6中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂浓度为0.01%~0.5%。
在本发明一实施例中，空穴传导层6的生长温度为800℃~1100℃。
相应的，本发明实施例还提供了一种LED外延片的外延生长方法，其用于制备上述的深紫外LED外延片，参考图2，为本发明实施例提供的一种LED外延片的外延生长方法的实现流程图，具体包括以下步骤：
S1、提供衬底。
S2、在所述衬底上生长AlGaN缓冲层。
S3、在所述AlGaN缓冲层背离所述衬底一侧生长非掺杂AlGaN层。
S4、在所述非掺杂AlGaN层背离所述衬底一侧生长N型AlGaN层。
S5、在所述N型AlGaN层背离所述衬底一侧生长多量子阱层。
S6、在所述多量子阱层背离所述衬底一侧生长空穴传导层。
S7、在所述空穴传导层背离所述衬底一侧生长P型AlGaN层。
S8、在所述P型AlGaN层背离所述衬底一侧生长P型接触层。
在本发明一实施例中，本发明所提供的重复单元的数量可以为2-100个，对此本发明不做具体限制。
可以理解的，本发明实施例提供的技术方案所制作的空穴传导层，该空穴传导层由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成，其中，在空穴传导层中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
下面对本发明实施例提供的深紫外LED外延结构的生长方法进行更详细的描述。其中，本发明实施例提供的深紫外LED外延结构的生长方法包括：
S1、提供衬底。
在本发明一实施例中，本发明所提供的衬底可以为蓝宝石衬底，其中，采用MOCVD机台在蓝宝石衬底c面上进行外延的生长。
S2、在所述衬底上生长AlGaN缓冲层。
在本发明一实施例中，本发明在生长AlGaN缓冲层时，采用的MO源为TMGa、TMAl、气体源为NH3，且H2做为载气。
S3、在所述AlGaN缓冲层背离所述衬底一侧生长非掺杂AlGaN层。
在本发明一实施例中，本发明可以在生长非掺杂AlGaN层时，采用的MO源为TMGa、TMAl、气体源为NH3，且H2做为载气。
S4、在所述非掺杂AlGaN层背离所述衬底一侧生长N型AlGaN层。
S5、在所述N型AlGaN层背离所述衬底一侧生长多量子阱层。
在本发明一实施例中，本发明提供的多量子阱层可以为AlxGa(1-x)N层/AlyGa(1-y)N层的多量子阱结构，AlxGa(1-x)N层为量子阱，AlyGa(1-y)N为量子垒层，0<x<y<1。
可选的，本发明实施例生长AlxGa(1-x)N层/AlyGa(1-y)N层的多量子阱结构时，采用的MO源为TMGa、TMAl、气体源为NH3，且H2做为载气。
S6、在所述多量子阱层背离所述衬底一侧生长空穴传导层。
在本发明一实施例中，本发明提供的空穴传导层可以为由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成空穴传导层，其中，空穴传导层中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
具体的，空穴传导层中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂在富氮条件下进行，Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的摩尔比大于20000，空穴传导层中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂浓度为0.01%~0.5%，另外，空穴传导层的生长温度为800℃~1100℃。
S7、在所述空穴传导层背离所述衬底一侧生长P型AlGaN层。
在本发明一实施例中，本发明提供的P型AlGaN层生长时可以采用MO源为TMGa、TMAl、Cp2Mg，气体源为NH3，且H2做为载气。
S8、在所述P型AlGaN层背离所述衬底一侧生长P型接触层。
在本发明一实施例中，本发明提供的P型接触层可以为P型AlGaN接触层，P型AlGaN接触层生长时可以采用MO源为TMGa、TMAl、Cp2Mg，气体源为NH3，且H2做为载气。
下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：
实施例1
本实施例1中LED外延片的外延生长方法包括以下步骤：
（1）提供衬底。
在本发明一实施例中，本发明所提供的衬底可以为蓝宝石衬底，其中，采用MOCVD机台在蓝宝石衬底c面上进行外延的生长。
（2）在所述衬底上生长AlGaN缓冲层。
在本发明一实施例中，本发明在生长AlGaN缓冲层时，采用的MO源为TMGa、TMAl、气体源为NH3，且H2做为载气。
（3）在所述AlGaN缓冲层背离所述衬底一侧生长非掺杂AlGaN层。
在本发明一实施例中，本发明可以在生长非掺杂AlGaN层时，采用的MO源为TMGa、TMAl、气体源为NH3，且H2做为载气。
（4）在所述非掺杂AlGaN层背离所述衬底一侧生长N型AlGaN层。
（5）在所述N型AlGaN层背离所述衬底一侧生长多量子阱层。
在本发明一实施例中，本发明提供的多量子阱层可以为AlxGa(1-x)N层/AlyGa(1-y)N层的多量子阱结构，AlxGa(1-x)N层为量子阱，AlyGa(1-y)N为量子垒层，0<x<y<1。
可选的，本发明实施例生长AlxGa(1-x)N层/AlyGa(1-y)N层的多量子阱结构时，采用的MO源为TMGa、TMAl、气体源为NH3，且H2做为载气。
（6）在所述多量子阱层背离所述衬底一侧生长空穴传导层。
具体的，首先在多量子阱层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Mg的二维的AlN子层，再在掺杂Mg的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Zn的二维的AlN子层，此生长过程为一个周期（循环），共生长10个周期。
（7）在所述空穴传导层背离所述衬底一侧生长P型AlGaN层。
在本发明一实施例中，本发明提供的P型AlGaN层生长时可以采用MO源为TMGa、TMAl、Cp2Mg，气体源为NH3，且H2做为载气。
（8）在所述P型AlGaN层背离所述衬底一侧生长P型接触层。
在本发明一实施例中，本发明提供的P型接触层可以为P型AlGaN接触层，P型AlGaN接触层生长时可以采用MO源为TMGa、TMAl、Cp2Mg，气体源为NH3，且H2做为载气。
实施例2
本实施例2同样提供一种LED外延片的外延生长方法，与实施例1的区别在于，步骤（6）中，首先在多量子阱层背离所述衬底一侧生长一层未掺杂的二维的AlN子层，再在未掺杂的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Mg的二维的AlN子层，此生长过程为一个周期（循环），共生长10个周期。
实施例3
本实施例3同样提供一种LED外延片的外延生长方法，与实施例1的区别在于，步骤（6）中，首先在多量子阱层背离所述衬底一侧生长一层未掺杂的二维的AlN子层，再在未掺杂的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层同时掺杂Zn/Mg的二维的AlN子层，此生长过程为一个周期（循环），共生长10个周期。
实施例4
本实施例4同样提供一种LED外延片的外延生长方法，与实施例1的区别在于，步骤（6）中，首先在多量子阱层背离所述衬底一侧生长一层未掺杂的二维的AlN子层，再在未掺杂的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Mg的二维的AlN子层，最后在掺杂Mg的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Zn的二维的AlN子层，此生长过程为一个周期（循环），共生长10个周期。
实施例5
本实施例5同样提供一种LED外延片的外延生长方法，与实施例1的区别在于，步骤（6）中，首先在多量子阱层背离所述衬底一侧生长一层未掺杂的二维的AlN子层，再在未掺杂的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Ca的二维的AlN子层，此生长过程为一个周期（循环），共生长10个周期。
实施例6
本实施例6同样提供一种LED外延片的外延生长方法，与实施例1的区别在于，步骤（6）中，首先在多量子阱层背离所述衬底一侧生长一层未掺杂的二维的AlN子层，再在未掺杂的二维的AlN子层背离所述衬底一侧生长一层掺杂Sr的二维的AlN子层，此生长过程为一个周期（循环），共生长10个周期。
将实施例1至实施例6中最终制备得到的LED芯片与现有技术中的LED芯片在同等条件下进行光效测试，结果如下表所示：
从表中可以发现，当空穴传导层中单个周期由掺杂Mg的二维的AlN子层和掺杂Zn的二维的AlN子层组成时，与现有技术比较后的光效提升最高，为2%，其它的组合方式相比于现有技术来说，也有不同程度的提高。
本发明实施例还提供一种LED芯片，包括上述任意实施例当中的深紫外LED外延片。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种深紫外LED外延片，其特征在于，包括空穴传导层，所述空穴传导层由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成，其中，在所述空穴传导层中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述深紫外LED外延片还包括衬底、AlGaN缓冲层、非掺杂AlGaN、N型AlGaN层、多量子阱层、P型AlGaN层以及P型接触层；
所述AlGaN缓冲层、所述非掺杂AlGaN、所述N型AlGaN层、所述多量子阱层、所述空穴传导层、所述P型AlGaN层以及所述P型接触层依次外延生长在所述衬底上。
3.根据权利要求1或2所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述空穴传导层为未掺杂的AlN子层和掺杂有碱土金属元素的AlN子层周期性交替生长而成的复合结构，其中，掺杂有碱土金属元素的AlN子层中掺杂Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述空穴传导层为未掺杂的AlN子层、掺杂Mg的AlN子层、掺杂Ca的AlN子层、掺杂Zn的AlN子层、掺杂Sr的AlN子层中任意两层、三层、四层或者五层周期性交替生长而成的复合结构。
5.根据权利要求1或2所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述空穴传导层中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂在富氮条件下进行，Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的摩尔比大于20000。
6.根据权利要求1或2所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述空穴传导层中碱土金属元素Mg、Ca、Zn、Sr的掺杂浓度为0.01%~0.5%。
7.根据权利要求1或2所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述空穴传导层的生长温度为800℃~1100℃。
8.一种LED外延片的外延生长方法，其特征在于，用于制备权利要求1-7任一项所述的深紫外LED外延片，所述外延生长方法包括：
生长空穴传导层，所述空穴传导层由若干二维的AlN子层周期性交替生长而成，其中，在所述空穴传导层中存在部分AlN子层掺杂有碱土金属元素，碱土金属元素为Mg、Ca、Zn、Sr中的任意一种或几种的组合。
9.根据权利要求8所述的LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法还包括：
提供一生长所需的衬底；
在所述衬底上依次外延生长AlGaN缓冲层、非掺杂AlGaN、N型AlGaN层、多量子阱层、所述空穴传导层、P型AlGaN层以及P型接触层。
10.一种LED芯片，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的深紫外LED外延片。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102544285A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 北京大学 | 利用电子阻挡层提高发光效率的氮化物发光器件 |
| CN202940268U (zh) * | 2012-07-03 | 2013-05-15 | 西安华新联合科技有限公司 | 具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管 |
| CN103779466A (zh) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN106784210A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 |
| CN108574027A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-09-25 | 福建兆元光电有限公司 | 氮化镓基led芯片及制造方法 |
| CN208637450U (zh) * | 2018-07-10 | 2019-03-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种紫外发光二极管芯片的外延结构 |
| CN112951961A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-11 | 江西乾照光电有限公司 | 一种深紫外led及其制作方法 |
| CN115485862A (zh) * | 2020-05-13 | 2022-12-16 | 苏州晶湛半导体有限公司 | 紫外led及其制作方法 |
-
2023
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102544285A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 北京大学 | 利用电子阻挡层提高发光效率的氮化物发光器件 |
| CN202940268U (zh) * | 2012-07-03 | 2013-05-15 | 西安华新联合科技有限公司 | 具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管 |
| CN103779466A (zh) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN106784210A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 |
| CN108574027A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-09-25 | 福建兆元光电有限公司 | 氮化镓基led芯片及制造方法 |
| CN208637450U (zh) * | 2018-07-10 | 2019-03-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种紫外发光二极管芯片的外延结构 |
| CN115485862A (zh) * | 2020-05-13 | 2022-12-16 | 苏州晶湛半导体有限公司 | 紫外led及其制作方法 |
| CN112951961A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-11 | 江西乾照光电有限公司 | 一种深紫外led及其制作方法 |
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