一种氮化镓系发光器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103633218103633218A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310651954.4(22)申请日2013.12.04(71)申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号(72)发明人姬小利路红喜郭金霞魏同波伊晓燕王军喜杨富华曾一平王国宏李晋闽(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人宋焰琴(51)Int.Cl.H01L33/32(2010.01)H01L33/06(2010.01)H01L33/00(2010.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图4页附图4页(54)发明名称一种氮化镓系发光器件(57)摘要本发明公开了一种氮化镓系发光器件，包括衬底；成核层；n型III族氮化物层；多量子阱有源区；最后一个量子垒层；类电子阻挡层；p型III族氮化物层；n型金属电极和p型金属电极。其中最后一个量子垒层和类电子阻挡层之间的界面存在负的净极化电荷。本发明提出的上述方案相比现有的GaNLQB/AlGaNEBL结构(界面存在正的净极化电荷)，或极化匹配GaNLQB/AIInGaNEBL结构(界面净极化电荷为零)，能够增强电子阻挡层阻挡电子泄漏的效果，从而提高LED发光效率，并减少大注入电流下的发光效率衰减。CN103633218ACN103628ACN103633218A权利要求书1/2页1.一种氮化镓系发光器件，包括：一衬底(10)；一成核层(11)；其制作在衬底(10)上；一缓冲层(12)，其制作在成核层(11)上；一n型III族氮化物层(13)，其制作在缓冲层(12)上，该n型III族氮化物层(13)上面的一侧有一台面(131)，该台面(131)的厚度小于n型III族氮化物层(13)的厚度；一多量子阱有源区(14)，其制作在远离台面(131)一侧的n型III族氮化物层(13)上，该多量子阱有源区(14)为发光区；一最后一个量子垒层(15)，其制作在多量子阱有源区(14)上；一类电子阻挡层(16)，其制作在最后一个量子垒层(15)上；一p型III族氮化物层(17)，其制作在类电子阻挡层(16)上；一n型金属电极(18)，其淀积在n型III族氮化物层(13)一侧的台面(131)上；一p型金属电极(19)，其淀积在p型III族氮化物层(17)上；其中，所述最后一个量子垒层(15)和类电子阻挡层(16)之间的界面上存在负的净极化电荷。2.如权利要求1所述的氮化镓系发光器件，其中，所述氮化镓系材料包括极性面生长的GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlInGaN。3.如权利要求1所述的氮化镓系发光器件，其中，所述发光器件是发光二极管、激光二级管或超辐射发光二极管。4.如权利要求1所述的氮化镓系发光器件，其中，所述的衬底(10)包括蓝宝石、氧化铝单晶、GaN、6H-SiC、4H-SiC、Si、AlN或ZnO。5.如权利要求1所述的氮化镓系发光器件，其中，所述的多量子阱有源区(14)为多周期结构，每一周期包括量子垒层(142)和量子阱层(141)，周期数为1-20；该多量子阱有源区(14)的最后一层是量子阱层(141)。6.如权利要求1所述的氮化镓系发光器件，其中，所述最后一个量子垒层(15)选用AlGaN，类电子阻挡层(16)选用GaN。7.如权利要求6所述的氮化镓系发光器件，其中，所述最后一个量子垒层(15)和类电子阻挡层(16)还可以从以下组合中选取：最后一个量子垒层(15)选用AlGaN，类电子阻挡层(16)选用InGaN；或者最后一个量子垒层(15)选用AlxGa1-xN，类电子阻挡层(16)选用AlyGa1-yN，其中x>y；或者最后一个量子垒层(15)选用AlxGa1-xN，0≤x≤1，类电子阻挡层(16)选用AlInGaN，其中沿生长方向AlInGaN的极化强度大于AlxGa1-xN。8.一种氮化镓系发光器件的制备方法，其包括：步骤1、在衬底上依次外延生长成核层、缓冲层、n型III族氮化物层、多量子阱有源区、最后一个量子垒层、类电子阻挡层和p型III族氮化物层；其中，所述最后一个量子垒层和类电子阻挡层之间的界面上存在负的净极化电荷步骤2、在p型III族氮化物层一侧的表面向下刻蚀形成台面，其刻蚀深度达到n型III族氮化物层内；步骤3、在所述台面上淀积n型金属电极，p型III族氮化物层上淀积p型金属电极，完成器件制备。2CN103633218A权利要求书2/2页9.如权利要求8所述的氮化镓系发光器件的制备方法，其中，所述最后一个量子垒层选用AlGaN，类电子阻挡层选用GaN。10.如权利要求9所述的氮化镓系发光器件的制备方法，