[go: up one dir, main page]

RU2277736C1 - Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region - Google Patents

Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region Download PDF

Info

Publication number
RU2277736C1
RU2277736C1 RU2005103640/28A RU2005103640A RU2277736C1 RU 2277736 C1 RU2277736 C1 RU 2277736C1 RU 2005103640/28 A RU2005103640/28 A RU 2005103640/28A RU 2005103640 A RU2005103640 A RU 2005103640A RU 2277736 C1 RU2277736 C1 RU 2277736C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
doped
thickness
quantum wells
emitter layer
Prior art date
Application number
RU2005103640/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Юрьевич Карпов (RU)
Сергей Юрьевич Карпов
Владимир Федорович Мымрин (RU)
Владимир Федорович Мымрин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Нитридные источники света"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Нитридные источники света" filed Critical Закрытое акционерное общество "Нитридные источники света"
Priority to RU2005103640/28A priority Critical patent/RU2277736C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277736C1 publication Critical patent/RU2277736C1/en

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

FIELD: semiconductor light-emitting devices such as diodes.
SUBSTANCE: proposed invention relates, in particular, to light-emitting diodes built around broadband compounds of AIIIBV type that function to emit light in blue region of visible spectrum whose wavelength is 450 - 500 nm. Element structure incorporates substrate, buffer layer made of nitride material, n-contact layer made of Si-doped GaN, active layer with two or more quantum wells made of InxGa1 - xN, and barriers separating these wells and made of Si-doped nitride material, emitter layer made of Mg-doped AlYGa1 - yN, and p-contact layer made of Mg-doped nitride material. Molar fraction of indium X linearly reduces in InxGa1 - xN through thickness of quantum wells from 0.35 to 0.1 toward n-contact layer. Molar fraction of aluminum Y in emitter layer composition linearly reduces from its maximum value of 0.3 + Z on emitter layer surface bordering the active layer to Z on emitter layer surface bordering p-contact layer, where Z is molar fraction of aluminum in p-contact layer composition using AlZGa1 - ZN as nitride material, where 0 ≤ Z ≤ 0.1. Active layer is doped with Si, where Si concentration is minimum 5 x 1018cm-1; thickness "h1" of active-layer quantum wells is 1.5 ≤ h1 ≤ 3 nm; thickness "h2" of barriers separating quantum wells is 5 ≤ h2 ≤ 15 nm, and thickness "hc" of emitter layer is 10 ≤ hc ≤ 30 nm.
EFFECT: enhanced efficiency of light-emitting diodes.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области полупроводниковых излучающих приборов, конкретнее к светодиодам на основе широкозонных нитридных соединений типа АIIIBV.The invention relates to the field of semiconductor emitting devices, and more particularly to LEDs based on wide-gap nitride compounds of type A III B V.

Известен полупроводниковый светоизлучающий элемент, содержащий подложку, буферный слой, n-контактный слой с высокой проводимостью, легированный кремнием, активный слой, включающий структуру из нескольких квантовых ям, барьерные слои и p-контактный слой, US 6,515,313.Known semiconductor light emitting element containing a substrate, a buffer layer, an n-contact layer with high conductivity, doped with silicon, an active layer comprising a structure of several quantum wells, barrier layers and a p-contact layer, US 6,515,313.

Это техническое решение обеспечивает локальное уменьшение электрических полей, порождаемых поляризационными зарядами на границах слоев с различным составом, и потенциально способствует повышению внутренней квантовой эффективности структуры. Однако простое уменьшение поляризационных зарядов на гетерограницах не решает основной задачи создания эффективного светоизлучающего элемента, поскольку эффективность светоприбора сложным образом зависит от характера функционирования всех слоев структуры.This technical solution provides a local decrease in the electric fields generated by polarization charges at the boundaries of layers with different compositions, and potentially contributes to an increase in the internal quantum efficiency of the structure. However, a simple decrease in polarization charges at heterointerfaces does not solve the main problem of creating an effective light-emitting element, since the efficiency of a light device in a complex way depends on the nature of the functioning of all layers of the structure.

Известен также полупроводниковый элемент, излучающий свет в синей области видимого света, структура которого последовательно включает подложку из сапфира, буферный слой, выполненный из нитридного материала (AlN), n-контактный слой, выполненный из GaN, легированного Si, n-эмиттерный слой из AlGaInN, активный слой, содержащий одну или более квантовые ямы, выполненные из нитридного материала и разделенные барьерами, выполненными из нитридного материала (AlGaInN), эмиттерный слой, выполненный из нитридов Al и Ga, легированный Mg, и p-контактный слой, выполненный из нитридного материала, легированного Mg, US 6,265,726.A semiconductor element emitting light in the blue region of visible light is also known, the structure of which consistently includes a sapphire substrate, a buffer layer made of nitride material (AlN), an n-contact layer made of GaN doped with Si, an n-emitter layer of AlGaInN , an active layer containing one or more quantum wells made of nitride material and separated by barriers made of nitride material (AlGaInN), an emitter layer made of Al and Ga nitrides, doped with Mg, and a p-contact layer made of yielded from a nitride material doped with Mg, US 6,265,726.

В данной конструкции для повышения квантовой эффективности светодиода мольные доли алюминия, галлия и индия в составе слоев выбираются таким образом, чтобы уменьшить рассогласование постоянных кристаллических решеток вышележащих слоев по отношению к n-контактному слою и уменьшить тем самым поляризационные заряды на гетерограницах. Помимо этого, состав и концентрация легирующих примесей в излучающем активном слое и прилегающих слоях выбираются таким образом, чтобы увеличить вероятность излучательной рекомбинации, главным образом, путем повышения плотности числа носителей в активном слое.In this design, to increase the quantum efficiency of the LED, the molar fractions of aluminum, gallium, and indium in the composition of the layers are chosen in such a way as to reduce the mismatch of the constant crystal lattices of the overlying layers with respect to the n-contact layer and thereby reduce the polarization charges at the heterointerfaces. In addition, the composition and concentration of dopants in the emitting active layer and adjacent layers are chosen so as to increase the likelihood of radiative recombination, mainly by increasing the density of the number of carriers in the active layer.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.This technical solution is taken as a prototype of the present invention.

Однако повышение концентрации легирующих добавок имеет естественный предел, что не позволяет добиться достаточно высокого уровня концентрации носителей заряда в случае слоев с дырочным типом проводимости ввиду высокой энергии активации акцепторной примеси. При этом сравнительно низкая подвижность дырок также препятствует повышению инжекции дырок в активный слой.However, an increase in the concentration of dopants has a natural limit, which does not allow a sufficiently high level of concentration of charge carriers in the case of layers with hole type conductivity due to the high activation energy of the acceptor impurity. In this case, the relatively low hole mobility also prevents the increase in the injection of holes into the active layer.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения уровня концентрации носителей заряда в слоях с дырочным типом проводимости и повышения эффективности инжекции дырок в активный слой.The present invention is based on the solution of the problem of increasing the level of concentration of charge carriers in layers with hole type conductivity and increasing the efficiency of injection of holes into the active layer.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в полупроводниковом элементе, излучающем свет в синей области видимого спектра, структура которого последовательно включает подложку, буферный слой, выполненный из нитридного материала, n-контактный слой, выполненный из GaN, легированного Si, активный слой, с двумя или более квантовыми ямами, выполненными из InXGa1-XN, и разделяющими эти ямы барьерами, выполненными из нитридного материала, легированного Si, эмиттерный слой, выполненный из AlYGa1-YN, легированного Mg, и p-контактный слой, выполненный из нитридного материала, легированного Mg, в InXGa1-XN мольная доля индия Х линейно уменьшается по толщине квантовых ям от 0,35 до 0,1 в направлении от n-контактного слоя, в составе эмиттерного слоя мольная доля алюминия Y линейно уменьшается от максимального значения 0,3+Z на поверхности эмиттерного слоя, граничащей с активным слоем, до значения Z, на поверхности эмиттерного слоя, граничащей с р-контактным слоем, где Z - мольная доля алюминия в составе р-контактного слоя, в качестве нитридного материала которого использован AlZGa1-ZN, где 0≤Z≤0,1, при этом активный слой легирован Si, с концентрацией Si не менее 5·1018 см-3, толщина «h1» квантовых ям активного слоя составляет 1,5≤h1≤3 нм, толщина «h2» барьеров, разделяющих квантовые ямы, составляет 5≤h3≤15 нм, а толщина «he» эмиттерного слоя находится в пределах 10≤he≤30 нм.According to the invention, this problem is solved due to the fact that in a semiconductor element emitting light in the blue region of the visible spectrum, the structure of which consistently includes a substrate, a buffer layer made of nitride material, an n-contact layer made of GaN doped with Si, an active layer with two or more quantum wells made of In X Ga 1-X N and separating these wells with barriers made of nitride material doped with Si, an emitter layer made of Al Y Ga 1-Y N doped with Mg, and p contact layer, vol ying of nitride material doped with Mg, in the In X Ga 1-X N X mole fraction of indium is linearly reduced thickness of the quantum wells from 0.35 to 0.1 in the direction from the n-contact layer, emitter layer composed of the mole fraction of aluminum Y decreases linearly from the maximum value of 0.3 + Z on the surface of the emitter layer adjacent to the active layer to the value Z, on the surface of the emitter layer adjacent to the p-contact layer, where Z is the molar fraction of aluminum in the composition of the p-contact layer, in the nitride material of which is used Al Z Ga1- Z N, where 0≤Z≤0,1 while the active layer is doped with Si, with a Si concentration of at least 5 · 10 18 cm -3 , the thickness "h 1 " of the quantum wells of the active layer is 1.5≤h 1 ≤3 nm, the thickness of the "h 2 " barriers separating quantum well, is 5≤h 3 ≤15 nm, and the thickness of the "h e " emitter layer is in the range of 10≤h e ≤30 nm.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».The applicant has not identified sources containing information about technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

В предлагаемой конструкции градиентный состав эмиттерного слоя (мольная доля Al максимальна на поверхности эмиттерного слоя, граничащей с активным слоем, и далее уменьшается по толщине эмиттерного слоя до границы его с р-контактным слоем) обеспечивает повышение концентрации дырок на границе активного слоя, поскольку градиент состава эмиттерного слоя приводит к дополнительному распределенному поляризационному р-легированию вблизи активного слоя.In the proposed design, the gradient composition of the emitter layer (the molar fraction of Al is maximum on the surface of the emitter layer adjacent to the active layer, and then decreases in thickness of the emitter layer to its boundary with the p-contact layer) provides an increase in the hole concentration at the boundary of the active layer, since the composition gradient the emitter layer leads to an additional distributed polarization p-doping near the active layer.

Предложенная толщина эмиттерного слоя от 10 до 30 нм, во-первых, позволяет эффективно ограничить проникновение электронов в р-контактный слой, существенно не понижая при этом инжекцию дырок в активный слой, и, во-вторых, исключает релаксацию напряжений в полупроводниковом элементе путем растрескивания эмиттерного слоя.The proposed thickness of the emitter layer from 10 to 30 nm, firstly, allows you to effectively limit the penetration of electrons into the p-contact layer, while not substantially reducing the injection of holes into the active layer, and, secondly, eliminates stress relaxation in the semiconductor element by cracking emitter layer.

Для улучшения спектральных характеристик излучения в оптимизированной структуре ограничивается ширина квантовой ямы, в пределах 1,5-3 нм. Использование в структуре квантовых ям с шириной до 3 нм позволяет избавиться от второго электронного уровня в квантовой яме и получить узкий спектр излучения, но при толщине ям менее 1 нм понижает эффективность захвата носителей в квантовую яму. Выбор ширины квантовой ямы в указанных пределах дает хорошие спектральные характеристики прибора, а некоторое понижение эффективности захвата носителей в узкую квантовую яму компенсируется тем, что число квантовых ям не должно быть меньше двух. Толщина барьеров, разделяющих квантовые ямы, выбрана таким образом, чтобы, во-первых, существенно ограничить туннельный ток между ямами, который негативно влияет на эффективность прибора, а во-вторых, чтобы не допустить ухудшения вольтамперных характеристик прибора.To improve the spectral characteristics of radiation in an optimized structure, the width of the quantum well is limited to 1.5-3 nm. The use of quantum wells with a width of up to 3 nm in the structure allows one to get rid of the second electronic level in the quantum well and to obtain a narrow emission spectrum, but with a thickness of less than 1 nm the efficiency of carrier capture into the quantum well decreases. The choice of the width of the quantum well within the specified limits gives good spectral characteristics of the device, and a certain decrease in the efficiency of carrier capture into a narrow quantum well is compensated by the fact that the number of quantum wells should not be less than two. The thickness of the barriers separating the quantum wells is chosen in such a way as, firstly, to significantly limit the tunneling current between the wells, which negatively affects the efficiency of the device, and secondly, to prevent deterioration of the current-voltage characteristics of the device.

Градиент состава создает тянущее поле, способствующее лучшей инжекции носителей заряда в активный слой, а также, что существенно для материалов на основе нитридов третьей группы, он создает в объеме материала распределенный поляризационный заряд.The composition gradient creates a pulling field, which contributes to a better injection of charge carriers into the active layer, and also, which is essential for materials based on nitrides of the third group, it creates a distributed polarization charge in the bulk of the material.

Таким образом, возникает значительное дополнительное поляризационное р-легирование вблизи и внутри активной области, что и способствует увеличению квантовой эффективности предлагаемой светодиодной структуры.Thus, a significant additional polarization p-doping occurs near and inside the active region, which helps to increase the quantum efficiency of the proposed LED structure.

Повышение энергетического барьера для электронов в эмиттерном слое с большим содержанием AlN препятствует проникновению электронов в р-слои, что существенно уменьшает вероятность безызлучательной рекомбинации носителей заряда. При этом предложенные состав эмиттерного слоя и его геометрические характеристики позволяют исключить заметное ухудшение вольтамперной характеристики полупроводникового элемента.An increase in the energy barrier for electrons in the emitter layer with a high AlN content prevents the penetration of electrons into the p layers, which significantly reduces the probability of nonradiative recombination of charge carriers. Moreover, the proposed composition of the emitter layer and its geometric characteristics make it possible to exclude a noticeable deterioration in the current-voltage characteristics of the semiconductor element.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».The applicant has not found any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, indicates that this technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема послойной структуры полупроводникового элемента в поперечном разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the layered structure of the semiconductor element in cross section.

Полупроводниковый элемент в конкретном исполнении, во всех примерах имеет структуру, которая включает последовательно:The semiconductor element in a specific embodiment, in all examples, has a structure that includes in series:

- подложку 1, выполненную из сапфира, толщиной 500 мкм;- a substrate 1 made of sapphire with a thickness of 500 μm;

- буферный слой 2 из AlN, толщиной 20 нм;- buffer layer 2 of AlN, a thickness of 20 nm;

- n-контактный слой 3, выполненный из GaN, легированный кремнием с концентрацией 2-5·1018 см-3, толщиной 3 мкм;- n-contact layer 3, made of GaN, doped with silicon with a concentration of 2-5 · 10 18 cm -3 , a thickness of 3 μm;

- активный слой 4, содержащий две квантовые ямы толщиной 2 нм, выполненные из InXGa1-×N, где мольная доля индия Х линейно уменьшается по толщине квантовых ям в направлении от n-контактного слоя от значения 0,35 до 0,1, и барьер между ними, толщиной 10 нм, выполненный из GaN и легированный кремнием с концентрацией атомов 5·1018 см-3;- active layer 4, containing two quantum wells 2 nm thick, made of In X Ga 1- × N, where the molar fraction of indium X linearly decreases along the thickness of the quantum wells in the direction from the n-contact layer from 0.35 to 0.1 , and a barrier between them, 10 nm thick, made of GaN and doped with silicon with an atom concentration of 5 · 10 18 cm -3 ;

- эмиттерный слой 5, легированный магнием с концентрацией 1019 см-3, выполненный из AlyGa1-yN, где мольная доля алюминия Y линейно уменьшается от значения 0,3+Z на поверхности слоя 5, граничащей со слоем 4, до значения Z на поверхности слоя 5, граничащей с р-контактным слоем 6;- an emitter layer 5 doped with magnesium with a concentration of 10 19 cm -3 , made of Al y Ga 1-y N, where the molar fraction of aluminum Y linearly decreases from the value of 0.3 + Z on the surface of layer 5 bordering layer 4 to Z values on the surface of layer 5 adjacent to the p-contact layer 6;

- р-контактный слой 6, выполненный из AlzGa1-zN, где Z - мольная доля алюминия, легированный магнием с концентрацией 5·1019 см-3, толщиной 100 нм.- p-contact layer 6, made of Al z Ga 1-z N, where Z is the molar fraction of aluminum doped with magnesium with a concentration of 5 · 10 19 cm -3 , a thickness of 100 nm.

Полупроводниковый элемент представляет собой двухстороннюю светодиодную гетероструктуру с переменным составом квантовых ям и эмиттерного слоя, что позволяет получить внутреннюю эффективность на уровне 90% в широком интервале плотностей тока от 10-4·103 А/см2, при плотности дислокации ~ 108-109 см-2. При этом следует отметить, что увеличение плотности дислокации в структуре приводит к существенному понижению ее внутренней эффективности.The semiconductor element is a two-sided LED heterostructure with a variable composition of quantum wells and emitter layer, which allows to obtain an internal efficiency of 90% in a wide range of current densities from 10 -4 · 10 3 A / cm 2 , with a dislocation density of ~ 10 8 -10 9 cm -2 . It should be noted that an increase in the dislocation density in the structure leads to a significant decrease in its internal efficiency.

Для испытаний гетероструктуры выращивались на сапфировой подложке методом МОС-гидридной эпитаксии при субатмосферном давлении и температурах от 1000 до 1100°С, InGaN квантовые ямы выращивались при температурах 700-800°С, n-контактные слои легировались Si до концентрации 5·1018 см-3, что было установлено с помощью ВИМС (вторичная ионная масс-спектрометрия). Активный слой легировался Si до концентрации 2·1019 см-3, эмиттерный и р-контактный слои легировались Mg до концентрации 5·1019 см-3.For testing, heterostructures were grown on a sapphire substrate by the method of MOS hydride epitaxy at subatmospheric pressure and temperatures from 1000 to 1100 ° С, InGaN quantum wells were grown at temperatures of 700-800 ° С, n-contact layers were doped with Si to a concentration of 5 × 10 18 cm - 3 , which was established using SIMS (secondary ion mass spectrometry). The active layer was doped with Si to a concentration of 2 · 10 19 cm -3 , the emitter and p-contact layers were doped with Mg to a concentration of 5 · 10 19 cm -3 .

После процесса роста структура подвергалась ионному травлению с целью формирования мезы до глубины, соответствующей уровню n-контактного слоя. Далее на вытравленную и оставшуюся части структуры наносились, соответственно, n- и р-контакты, представляющие собой многослойные металлические композиции, соответственно Ti/Al/Pt/Au и Ni/Au. Контакты вжигались в атмосфере азота при температуре 850°С в течение 30 секунд.After the growth process, the structure was subjected to ion etching in order to form a mesa to a depth corresponding to the level of the n-contact layer. Then, the n and p contacts, which are multilayer metal compositions, respectively Ti / Al / Pt / Au and Ni / Au, were applied to the etched and remaining parts of the structure, respectively. The contacts were burned in an atmosphere of nitrogen at a temperature of 850 ° C for 30 seconds.

Далее из структуры вырезались отдельные светодиоды, которые монтировались на теплоотводе р-контактом вниз, и к ним припаивались золотые электроды для подвода электрического тока.Further, individual LEDs were cut from the structure, which were mounted on the heat sink with the p-contact down, and gold electrodes were soldered to them to supply electric current.

Для исследования люминесцентных характеристик светодиодов использовался спектрометр КСВУ-12. В качестве детектора использовался фотоумножитель ФЭУ-100. Сигнал с фотоумножителя, через цифровой вольтметр Щ1413, передавался на компьютер для окончательной обработки.To study the luminescent characteristics of LEDs, a KSVU-12 spectrometer was used. An FEU-100 photomultiplier was used as a detector. The signal from the photomultiplier, through the Sch1413 digital voltmeter, was transmitted to a computer for final processing.

Точность измерений интенсивности излучения была не хуже, чем 0,02%.The accuracy of radiation intensity measurements was no worse than 0.02%.

Для измерения внешней эффективности полупроводникового элемента использовался калиброванный фотодетектор на основе аморфного Si:H (легированного водородом). Измерения проводились при фиксированной геометрии эксперимента, что позволяло количественно сравнивать излучение различных образцов.To measure the external efficiency of the semiconductor element, a calibrated photodetector based on amorphous Si: H (doped with hydrogen) was used. The measurements were carried out with a fixed experimental geometry, which made it possible to quantitatively compare the radiation of various samples.

Электролюминесценция светодиодов измерялась при выводе излучения через сапфировую подложку.The electroluminescence of LEDs was measured when radiation was output through a sapphire substrate.

В примерах 1-7 ширина квантовой ямы составляет от 1 до 3 нм, ширина эмиттерного слоя варьируется от 10 до 30 нм, мольная доля алюминия в составе эмиттерного слоя на поверхности, граничащей с активным слоем, от 0,4 до 0,2, а мольная доля алюминия в р-контактном слое во всех примерах, кроме примера 4, выбрана равной нулю, в примере 4 мольная доля Z=0,1.In examples 1-7, the width of the quantum well is from 1 to 3 nm, the width of the emitter layer varies from 10 to 30 nm, the molar fraction of aluminum in the composition of the emitter layer on the surface adjacent to the active layer is from 0.4 to 0.2, and the molar fraction of aluminum in the p-contact layer in all examples except example 4 was chosen equal to zero, in example 4 the molar fraction Z = 0.1.

Полученные в результате испытаний характеристики полупроводниковых светоизлучающих элементов приведены в таблице 1.The characteristics of semiconductor light-emitting elements obtained as a result of the tests are shown in Table 1.

Таблица 1Table 1 Номер примераExample Number Параметры полупроводникового элементаSemiconductor element parameters Внутренняя квантовая эффективность при плотности тока от 1 до 102 А/см2 Internal quantum efficiency at a current density of 1 to 10 2 A / cm 2 Полуширина спектра излучения (нм)The half-width of the emission spectrum (nm) Пик спектра излучения (нм)Peak of emission spectrum (nm) 1one Ширина квантовых ям 1 нмWidth of quantum wells 1 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,720.72 77 420420 20 нм20 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,3-0
Al share in
emitter layer 0.3-0
22 Ширина квантовых ям 2 нмWidth of quantum wells 2 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,780.78 88 456456 20 нм20 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,2-0
Al share in
emitter layer 0.2-0
33 Ширина квантовых ям 2 нмWidth of quantum wells 2 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,950.95 1212 456456 20 нм20 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,3-0
Al share in the composition
emitter layer 0.3-0
4four Ширина квантовых ям 2 нмWidth of quantum wells 2 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,850.85 14fourteen 440440 20 нм20 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,4-0,1
Al share in
emitter layer 0.4-0.1
55 Ширина квантовых ям 2 нмWidth of quantum wells 2 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,830.83 88 450450 10 нм10 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,3-0
Al share in
emitter layer 0.3-0
66 Ширина квантовых ям 2 нмWidth of quantum wells 2 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,840.84 1010 456456 30 нм30 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,3-0
Al share in
emitter layer 0.3-0
77 Ширина квантовых ям 3 нмWidth of quantum wells 3 nm Ширина эмиттерного слояEmitter Layer Width 0,810.81 18eighteen 465465 30 нм30 nm Доля Al в составе
эмиттерного слоя 0,3-0
Al share in
emitter layer 0.3-0

Приведенные примеры подтверждают высокую эффективность излучения в синей части видимого спектра.The above examples confirm the high radiation efficiency in the blue part of the visible spectrum.

Для реализации способа использовано стандартное промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».To implement the method used standard industrial equipment, which determines the compliance of the invention with the criterion of "industrial applicability".

Claims (1)

Полупроводниковый элемент, излучающий свет в синей области видимого спектра, структура которого последовательно включает подложку, буферный слой, выполненный из нитридного материала, n-контактный слой, выполненный из GaN, легированного Si, активный слой с двумя или более квантовыми ямами, выполненными из InXGa1-XN, и с разделяющими эти ямы барьерами, выполненными из нитридного материала, легированного Si, эмиттерный слой, выполненный из AlYGa1-yN, легированного Mg, и р-контактный слой, выполненный из нитридного материала, легированного Mg, отличающийся тем, что в InXGa1-XN мольная доля индия Х линейно уменьшается по толщине квантовых ям от 0,35 до 0,1 в направлении от n-контактного слоя, в составе эмиттерного слоя мольная доля алюминия Y линейно уменьшается от максимального значения 0,3+Z на поверхности эмиттерного слоя, граничащей с активным слоем, до значения Z на поверхности эмиттерного слоя, граничащей с р-контактным слоем, где Z - мольная доля алюминия в составе р-контактного слоя, в качестве нитридного материала которого использован AlZGa1-ZN, 0≤Z≤0,1, при этом активный слой легирован Si с концентрацией Si не менее 5·1018 см3, толщина «h1» квантовых ям активного слоя составляет 1,5≤h1≤3 нм, толщина «h2» барьеров, разделяющих квантовые ямы, составляет 5≤h2≤15 нм, а толщина «he» эмиттерного слоя находится в пределах 10≤he≤30 нм.A semiconductor element emitting light in the blue region of the visible spectrum, the structure of which consistently includes a substrate, a buffer layer made of nitride material, an n-contact layer made of GaN doped with Si, an active layer with two or more quantum wells made of In X Ga 1-X N, and with barriers separating these wells made of nitride material doped with Si, an emitter layer made of Al Y Ga 1-y N doped with Mg, and a p-contact layer made of nitride material doped with Mg , featuring ysya in that the In X Ga 1-X N X mole fraction of indium is linearly reduced thickness of the quantum wells from 0.35 to 0.1 in the direction from the n-contact layer linearly decreases in the composition of the emitter layer aluminum mole fraction Y of the maximum values of 0.3 + Z on the surface of the emitter layer adjacent to the active layer to the value of Z on the surface of the emitter layer adjacent to the p-contact layer, where Z is the molar fraction of aluminum in the composition of the p-contact layer, the nitride material of which was used Al Z Ga 1-Z N, 0≤Z≤0,1, wherein the active layer is doped with Si conc Si ntratsiey not less than 5 × 10 18 cm 3, the thickness «h 1" of the quantum wells of the active layer is 1,5≤h 1 ≤3 nm thickness «h 2" barriers between quantum wells is 5≤h 2 ≤15 nm and the thickness “h e ” of the emitter layer is in the range of 10≤h e ≤30 nm.
RU2005103640/28A 2005-02-02 2005-02-02 Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region RU2277736C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103640/28A RU2277736C1 (en) 2005-02-02 2005-02-02 Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103640/28A RU2277736C1 (en) 2005-02-02 2005-02-02 Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2277736C1 true RU2277736C1 (en) 2006-06-10

Family

ID=36712976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005103640/28A RU2277736C1 (en) 2005-02-02 2005-02-02 Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277736C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008018817A1 (en) 2006-08-08 2008-02-14 'svetlana - Optoelektronika' Semiconductor light-emitting heterostructure
RU2454753C2 (en) * 2006-12-22 2012-06-27 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Iii-nitride light-emitting devices, grown on templates to reduce strain
RU2466479C2 (en) * 2006-12-22 2012-11-10 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Iii-nitride light-emitting devices, grown on structure for reducing deformation
RU2470412C2 (en) * 2006-12-22 2012-12-20 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Method of making light-emitting devices based on group iii nitrides grown on stress relief templates
RU2515205C2 (en) * 2008-09-24 2014-05-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Semiconductor light-emitting devices grown on composite wafers

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008018817A1 (en) 2006-08-08 2008-02-14 'svetlana - Optoelektronika' Semiconductor light-emitting heterostructure
RU2454753C2 (en) * 2006-12-22 2012-06-27 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Iii-nitride light-emitting devices, grown on templates to reduce strain
RU2466479C2 (en) * 2006-12-22 2012-11-10 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Iii-nitride light-emitting devices, grown on structure for reducing deformation
RU2470412C2 (en) * 2006-12-22 2012-12-20 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Method of making light-emitting devices based on group iii nitrides grown on stress relief templates
RU2515205C2 (en) * 2008-09-24 2014-05-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Semiconductor light-emitting devices grown on composite wafers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9293647B2 (en) Nitride semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same
US7601985B2 (en) Semiconductor light-emitting device
KR101466674B1 (en) Radiation-emitting semiconductor body
CN106229395B (en) Light-emitting semiconductor chip
US20130001637A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
EP2034523A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
TWI234915B (en) Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same
JPH0621511A (en) Semiconductor light emitting element
TW201338197A (en) Light-emitting element with gradient content tunneling layer
KR100946034B1 (en) Nitride Semiconductor Light Emitting Device
RU2262155C1 (en) Semiconductor element emitting light in ultraviolet range
RU2277736C1 (en) Semiconductor element emitting light in visible-spectrum blue region
KR100997908B1 (en) Group III nitride semiconductor light emitting device
KR102444467B1 (en) light emitting diode
KR100661960B1 (en) Light emitting diodes and manufacturing method thereof
CN109997233A (en) Emit the semiconductor body of radiation and the method for manufacturing layer sequence
RU2262156C1 (en) Semiconductor element emitting light in ultraviolet range
KR20090002195A (en) Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method
KR101903359B1 (en) Semiconductor Light Emitting Device
US20240395966A1 (en) Light-emitters with group iii-nitride-based quantum well active regions having gan interlayers
Zhang et al. Study on the electron overflow in 264 nm AlGaN light-emitting diodes
JP2021197533A (en) Light-emitting element
KR101008286B1 (en) Group III nitride semiconductor light emitting device
CN108365066B (en) Light emitting diode and manufacturing method thereof
TW202347817A (en) A device for emitting light and a method for producing a light­emitting device

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130614

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170203