高亮度GaN基LED的MQW結構及其生長方法
【專利摘要】本發明公開了一種高亮度GaN基LED的MQW結構及其生長方法，其中生長方法包括如下步驟：S1.在襯底上依次生長GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層；S2.在高溫N型GaN層上生長超晶格多量子阱MQW層，生長超晶格多量子阱MQW層中的TMIn源采用質量流量計精確控制變化流量生長；S3.在超晶格多量子阱MQW層上生長P型GaN層。本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構的生長方法通過MFC精確控制TMIn的變化流量生長有源層MQW，可得到具有均勻變化能階的有源層MQW，致使載流子在量子阱中分布更均衡，達到了降低Droop效應，提高發光效率的目的。
【專利說明】高亮度基[￡0的關仰結構及其生長方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體發光器件【技術領域】，特別是涉及一種高亮度基[￡0的圓I結構及其生長方法。
【背景技術】
[0002]發光二極管010(16，120)是一種能發光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能發出低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本，時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當的光度。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術的不斷進步，發光二極管已被廣泛的應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。
[0003]隨著120在照明及背光市場應用范圍的逐年提高，中高功率器件的應用需求明顯增高。傳統的[￡0外延結構中采用量子阱/量子壘)的圓I有源發光層結構，當注入的電流密度較高時，120的量子效率隨注入電流密度增大而下降的現象被稱為01001)效應。1)1-001)效應的好壞直接決定[￡0外延器件在中高功率器件端的應用范圍及普及程度，外延器件隨著注入電流密度增大而量子效率下跌的速率越慢，其在中高功率器件的應用范圍越寬，市場潛力就越大；反之，其在中高功率器件的應用范圍就會越窄，甚至失去未來的市場價值。
[0004]目前對01001)效應的研究結果表明，引起01001)效應的主因是由于電子在阱中分布的不平衡，造成阱中局部區域因填充了勢能越來越高的電子而溢出阱外，使量子阱內量子效率降低，且器件的工作電流密度越高，電子溢出現象越明顯，效應越顯著。常用的方法是采用變能階的方式來減少效應，上述變能階的方式可通過采用變溫的方式來控制超晶格有源層圓I的生長而實現。因為圓I生長過程中，所需的11111源對溫度比較敏感，從而導致實際能階變化不一致，且實際量產波長控制性較差。
[0005]因此，針對上述技術問題，有必要提出進一步的解決方案。
【發明內容】
[0006]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高亮度基[￡0的圓I結構及其生長方法。
[0007]為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下:
[0008]一種高亮度基[￡0的圓I結構生長方法，其包括如下步驟:
[0009]81.在襯底上依次生長成核層、非摻雜層、高溫~型&^層；
[0010]82.在班^的精確流量控制下，在所述高溫~型層上變流量生長超晶格多量子阱圓I層，所述超晶格多量子阱圓I層中11?源的流量曲線與所需達到的能級曲線相對應，所述11?源的流量曲線呈一梯形；
[0011]83.在所述超晶格多量子阱圓I層上生長？型&^層。
[0012]作為本發明的高亮度基120的圓I結構生長方法的改進，所述圓I的能階曲線與MFC控制下實際流量曲線的變化趨勢相對應。
[0013]作為本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法的改進，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過渡。
[0014]為了實現上述目的，本發明還提供一種根據如上所述的生長方法獲得的高亮度GaN基LED的MQW結構，其依次包括:襯底、GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層、超晶格多量子阱MQW層、P型GaN層。
[0015]作為本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構的改進，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過渡。
[0016]本發明具有以下有益效果:本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構的生長方法通過MFC精確控制TMIn的流量來變流量生長有源層MQW，可得到具有更均勻變化的能階的有源層MQW，致使載流子在量子阱中分布更均衡，達到了降低Droop效應，提高發光效率的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法的一【具體實施方式】的方法流程示意圖；
[0019]圖2為超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線的示意圖；
[0020]圖3為MFC控制下阱生長實際溫度曲線的示意圖；
[0021 ] 圖4為MQW的能階曲線；
[0022]圖5為本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0024]如圖1所示，本發明公開了一種高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法，該生長方法包括如下步驟:
[0025]S1.在襯底上依次生長GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層；
[0026]S2.在MFC的精確控制下，在所述高溫N型GaN層上變流量生長超晶格多量子阱MQff層，所述超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線與MQW能級曲線相對應，所述TMIn源的流量曲線呈一梯形；
[0027]S3.在所述超晶格多量子阱MQW層上生長P型GaN層。
[0028]其中，步驟SI中，在襯底上依次生長GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層可采用常規方法進行生長，所述襯底可以為藍寶石襯底。
[0029]步驟S2中，MFC為質量流量計的英文縮寫，其采用感熱式測量方式。
[0030]質量流量計(MFC)是采用感熱式測量，通過分體分子帶走的分子質量多少從而來測量流量，因為是用感熱式測量，所以不會因為氣體溫度、壓力的變化從而影響到測量的結果，是一種準確、快速、可靠、高效、穩定、靈活的流量測量儀表。同時，質量流量計的流量變化是線性的，根據量子阱的能級設計，可通過設定不同的流量變化區間值來達到控制MQW層特殊生長的目的。
[0031]從而，由于MFC的精準度很高，可以通過變流量來精確控制有源層MQW中每一步的In含量，從而可以達到控制能階變化均勻的目的。如此，通過更均勻變化一致的能階，致使載流子在量子阱中分布更均衡，提高電子與空穴的輻射復合效率，降低了 Droop效應，提高了 MQW的發光效率。具體地，所述超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線與能級曲線相對應，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過渡。
[0032]如圖2、3所示，圖2為超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線的示意圖，由圖可知，所述TMIn源的流量曲線呈一梯形；與之相對應地，圖3為MFC控制下阱生長實際溫度曲線的示意圖，對波長集中度影響小。
[0033]如圖4所示，在上述MFC控制下的實際流量曲線的條件下，相應的能階變化均勻，其中，所述MQW的能階曲線與MFC控制下實際流量曲線的變化趨勢相對應。
[0034]步驟S3中，在所述超晶格多量子阱MQW層上生長P型GaN層時，可采用常規的生長方法。
[0035]如圖5所示，基于所述高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法，本發明還提供一種高亮度GaN基LED的MQW結構，該高亮度GaN基LED的MQW結構依次包括:襯底10、GaN成核層20、非摻雜GaN層30、高溫N型GaN層40、超晶格多量子阱MQW層50、P型GaN層60。其中，所述超晶格多量子阱MQW層50具有均勻的能階過渡。
[0036]綜上所示，本發明的高亮度GaN基LED的MQW結構的生長方法通過MFC精確控制TMIn的流量來變流量生長有源層MQW，可得到具有更均勻變化的能階的有源層MQW，致使載流子在量子阱中分布更均衡，達到了降低Droop效應，提高發光效率的目的。
[0037]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0038]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法，其特征在于，所述生長方法包括如下步驟: 51.在襯底上依次生長GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層； 52.在MFC的控制下，在所述高溫N型GaN層上變流量生長超晶格多量子阱MQW層，所述超晶格多量子阱MQW層中TMIn源的流量曲線與MQW能級曲線相對應，所述TMIn源的流量曲線呈一梯形； 53.在所述超晶格多量子阱MQW層上生長P型GaN層。
2.根據權利要求1所述的高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法，其特征在于，所述MQff的能階曲線與MFC控制下實際流量曲線的變化趨勢相對應。
3.根據權利要求1所述的高亮度GaN基LED的MQW結構生長方法，其特征在于，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過渡。
4.一種根據權利要求1-3任一項所述的生長方法獲得高亮度GaN基LED的MQW結構，其特征在于，所述MQW結構依次包括:襯底、GaN成核層、非摻雜GaN層、高溫N型GaN層、超晶格多量子阱MQW層、P型GaN層。
5.根據權利要求4所述的高亮度GaN基LED的MQW結構，其特征在于，所述超晶格多量子阱MQW層具有均勻的能階過渡。
【文檔編號】H01L33/00GK104409589SQ201410621154
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】不公告發明人 申請人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司