多量子阱結構及發光二極管的制作方法
【專利摘要】一種多量子阱結構，包括兩個第一勢壘層、夾設在該兩個第一勢壘層之間的兩個阱層、以及夾設在兩個阱層之間的具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層的導帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導帶、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。該種多量子阱結構具有發光效率高的優點。本發明還提供一種具有該多量子阱結構的發光二極管。
【專利說明】多量子阱結構及發光二極管
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體結構，尤其涉及一種多量子阱結構及具有該種多量子阱結構的發光二極管。
【背景技術】
[0002]相比于傳統的發光源，發光二極管(Light Emitting Diode, LED)具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越多地應用到各領域當中，如路燈、交通燈、信號燈、射燈及裝飾燈等。
[0003]現有的發光二極管結構中通常形成有多量子阱結構，該多量子阱結構通常包括多個勢壘層以及被勢壘層隔開的多個阱層，所述阱層的導帶和價帶之間的能帶間隙小于勢壘層的導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型半導體向N型半導體遷移的空穴和由N型半導體向P型半導體遷移的電子局限在阱層，使得空穴和電子在阱層內復合，進而達成發光的目的。
[0004]但是，在現有的多量子阱結構中，由于空穴的有效質量較大，導致空穴之遷移速度遠低于電子，所以電子與空穴在阱層中的分布非常不均勻，從此而影響了發光效率的提升。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，有必要提供一種發光效率高的多量子阱結構以及具有該種多量子阱結構的發光二極管。
[0006]一種多量子阱結構，包括兩個第一勢壘層、夾設在該兩個第一勢壘層之間的兩個阱層、以及夾設在兩個阱層之間的具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層的導帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導帶、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]—種發光二極管，包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層、以及夾設在該第一導電類型半導體層和第二導電類型半導體層之間的至少一個如上所述的多量子阱結構。
[0008]一種發光二極管，包括N型半導體層、P型半導體層、以及夾設在該N型半導體層與P型半導體層之間的多量子阱結構，該多量子阱結構包括兩個第一勢壘層以及夾設在該兩個第一勢壘層之間的多個阱層，該多量子阱結構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在各相鄰兩阱層之間，該第二勢壘層的導帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導帶、價帶能級漸變過渡，且距離P型半導體層最近的第二勢壘層的摻雜濃度沿從該距離P型半導體層最近的第二勢壘層兩側的兩個阱層中的一個阱層到另一個阱層的方向漸變。
[0009]該種多量子阱結構及發光二極管包括設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型半導體向N型半導體遷移時受到的阻礙，彌補因空穴有效質量較大而導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量，平衡電子與空穴在多量子阱結構中的分布均勻度，有效提升多量子阱結構及發光二極管的發光效率。
[0010]下面參照附圖，結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施方式提供的多量子阱結構的剖面示意圖。
[0012]圖2為圖1所示的多量子阱結構的能帶圖。
[0013]圖3為現有的多量子阱結構的能帶圖。
[0014]圖4為本發明實施方式提供的另一種多量子阱結構的能帶圖。
[0015]主要元件符號說明
【權利要求】
1.一種多量子阱結構，包括兩個第一勢壘層以及夾設在該兩個第一勢壘層之間的兩個阱層，其特征在于:該多量子阱結構還包括夾設在兩個阱層之間的具有摻雜的第二勢壘層，該第二勢壘層的導帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導帶、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.如權利要求1所述的多量子阱結構，其特征在于，所述阱層的材質為InxGai_xN，其中，X>0。
3.如權利要求2所述的多量子阱結構，其特征在于，所述第一勢壘層的材質為GaN，所述第二勢壘層的材質為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.如權利要求2所述的多量子阱結構，其特征在于，所述第一勢壘層的材質為AlzGa1=N,所述第二勢壘層的材質為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。
5.一種發光二極管，包括第一導電類型半導體層、第二導電類型半導體層、以及夾設在該第一導電類型半導體層和第二導電類型半導體層之間的至少一個如權利要求1-4任意一項所述的多量子阱結構。
6.如權利要求5所述的發光二極管，其特征在于，所述第一導電類型半導體層為N型摻雜GaN +導體層。
7.如權利要求6所述的發光二極管，其特征在于，該發光二極管還包括藍寶石基板以及形成在藍寶石基板上的成核層，所述N型摻雜GaN半導體層設置在該成核層上。
8.如權利要求7所述的發光二極管，其特征在于，該第二導電類型半導體層為P型摻雜GaN半導體層。
9.如權利要求8所述的發光二極管，其特征在于，該P型摻雜GaN半導體層與多量子阱結構之間還夾設有一 P型摻雜AlGaN層。
10.一種發光二極管，包括N型半導體層、P型半導體層、以及夾設在該N型半導體層與P型半導體層之間的多量子阱結構，該多量子阱結構包括兩個第一勢壘層以及夾設在該兩個第一勢壘層之間的多個阱層，其特征在于:該多量子阱結構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在各相鄰兩阱層之間，該第二勢壘層的導帶、價帶能級分別趨向與其相鄰的阱層的導帶、價帶能級漸變過渡，且距離P型半導體層最近的第二勢壘層的摻雜濃度沿從該距離P型半導體層最近的第二勢壘層兩側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 優先權日:2012年7月16日
【發明者】黃世晟, 林雅雯, 凃博閔 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創能源科技股份有限公司