本公開屬于半導體，特別涉及一種具有電流擴展層的發(fā)光二極管芯片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、發(fā)光二極管(light?emitting?diode，led)是一種可以把電能轉(zhuǎn)化為光能的半導體二極管。

2、在相關(guān)技術(shù)中，發(fā)光二極管芯片是發(fā)光二極管的主要組成部分，其主要包括外延層以及用于提高電流擴展能力的電流擴展層。存在一種用于植物照明的發(fā)光二極管，其相較于常規(guī)的發(fā)光二極管來說，要求更低的電壓和更高的亮度。為了滿足上述要求，需要將電流擴展層的厚度設(shè)計的較大，且al組分設(shè)計的較低。

3、然而，上述電流擴展層的設(shè)計方式，將導致出現(xiàn)嚴重的吸光問題，降低了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開實施例提供了一種具有電流擴展層的發(fā)光二極管芯片及其制備方法，能夠有效的解決吸光的問題。所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，本公開實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片，包括第一電流擴展層、外延層和第二電流擴展層；

3、所述第一電流擴展層和所述第二電流擴展層分別位于所述外延層的相反兩側(cè)；

4、所述第一電流擴展層包括周期性交替層疊的阱層和壘層，所述阱層為(alx1ga1-x1)0.5in0.5p層，0.1≤x1≤0.2，所述壘層為(alx2ga1-x2)0.5in0.5p層，0.3≤x2≤0.4，所述阱層的厚度大于所述壘層的厚度。

5、在本公開的一種實現(xiàn)方式中，所述阱層的厚度為30nm～50nm；

6、所述壘層的厚度為4nm～6nm。

7、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，所述阱層的載流子濃度為0.5e18～1e18；

8、所述壘層的載流子濃度為1e18～2e18。

9、在本公開的又一種實現(xiàn)方式中，所述阱層和所述壘層的層疊周期數(shù)為30～50。

10、在本公開的又一種實現(xiàn)方式中，所述第二電流擴展層為gap層，所述第二電流擴展層的厚度為0.5～1.5μm，所述第二電流擴展層的載流子濃度為2e18～4e18。

11、在本公開的又一種實現(xiàn)方式中，所述外延層包括依次層疊的第一半導體層、有源層和第二半導體層；

12、所述第一半導體層為n型al0.5in0.5p層，所述有源層為多量子阱層，所述第二半導體層為p型al0.5in0.5p層；

13、所述第一電流擴展層位于所述第一半導體層背向所述有源層的一側(cè)，所述第二電流擴展層位于所述第二半導體層背向所述有源層的一側(cè)。

14、在本公開的又一種實現(xiàn)方式中，所述發(fā)光二極管芯片還包括依次層疊的第一歐姆接觸層、電極牢固層、粗化層；

15、所述第一歐姆接觸層為n型gaas層，所述電極牢固層為n型ga0.5in0.5p層，所述粗化層為n型(alxga1-x)0.5in0.5p層，0.4≤x≤1；

16、所述第一電流擴展層位于所述粗化層背向所述電極牢固層的一側(cè)。

17、在本公開的又一種實現(xiàn)方式中，所述發(fā)光二極管芯片還包括應(yīng)力過渡層和第二歐姆接觸層；

18、所述應(yīng)力過渡層為p型(alxga1-x)0.5in0.5p層，0.4≤x≤1，所述第二歐姆接觸層為p型gap層；

19、所述應(yīng)力過渡層位于所述外延層和所述第二電流擴展層之間，所述第二歐姆接觸層位于所述第二電流擴展層背向所述應(yīng)力過渡層的一側(cè)。

20、另一方面，本公開實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，所述制備方法包括：

21、周期性的依次制備阱層和壘層，以制備得到第一電流擴展層，其中，所述阱層為(alx1ga1-x1)0.5in0.5p層，0.1≤x1≤0.2，所述壘層為(alx2ga1-x2)0.5in0.5p層，0.3≤x2≤0.4，所述阱層的厚度大于所述壘層的厚度；

22、制備外延層；

23、制備第二電流擴展層。

24、在本公開的一種實現(xiàn)方式中，周期性的依次制備阱層和壘層，包括：

25、將生長溫度設(shè)置為660℃～690℃，將生長速率設(shè)置為0.2nm/s～0.4nm/s，將摻雜劑設(shè)置為si2h6，將周期數(shù)設(shè)置為30～50；

26、生長出厚度為30nm～50nm，載流子濃度為0.5e18～1e18的所述阱層；

27、生長出厚度為4nm～6nm，載流子濃度為1e18～2e18的所述壘層。

28、本公開實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

29、由于外延層的兩側(cè)分別設(shè)置有第一電流擴展層和第二電流擴展層，所以在發(fā)光二極管芯片工作時，通過第一電流擴展層和第二電流擴展層，能夠?qū)崿F(xiàn)外延層兩側(cè)的電流擴展。并且，第一電流擴展層包括周期性交替層疊的阱層和壘層，其中，阱層和壘層相比，阱層一方面厚度大、al組分低，有利于實現(xiàn)電流擴展，另一方面摻雜濃度低，有利于降低吸光，而壘層則是一方面摻雜濃度高，有利于電流擴展，另一方面厚度小、al組分高、帶隙較大，有利于降低吸光。如此形成的超晶格的第一電流擴展層，不僅保證了縱向電流擴展，也增加了橫向電流擴展。

30、也就是說，通過設(shè)計不同厚度、不同摻雜濃度的阱層、壘層交替的超晶格的第一電流擴展層，通過合理的調(diào)整阱層和壘層的厚度、al組分、摻雜濃度，使得阱層和壘層，既能夠保證第一電流擴展層的整體電流擴展能力，又能夠降低第一電流擴展層的整體吸光。如此一來，使得發(fā)光二極管芯片不僅改善了電壓，也提高了發(fā)光效率。

技術(shù)特征：

1.一種發(fā)光二極管芯片，其特征在于，包括第一電流擴展層(1)、外延層(2)和第二電流擴展層(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述阱層(11)的厚度為30nm～50nm；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述阱層(11)的載流子濃度為0.5e18～1e18；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述阱層(11)和所述壘層(12)的層疊周期數(shù)為30～50。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述第二電流擴展層(3)為gap層，所述第二電流擴展層(3)的厚度為0.5～1.5μm，所述第二電流擴展層(3)的載流子濃度為2e18～4e18。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述外延層(2)包括依次層疊的第一半導體層(21)、有源層(22)和第二半導體層(23)；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，還包括依次層疊的第一歐姆接觸層(4)、電極牢固層(5)、粗化層(6)；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，還包括應(yīng)力過渡層(7)和第二歐姆接觸層(8)；

9.一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于，用于制備權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，所述制備方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，周期性的依次制備阱層(11)和壘層(12)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種具有電流擴展層的發(fā)光二極管芯片及其制備方法，屬于半導體技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)光二極管芯片包括第一電流擴展層、外延層和第二電流擴展層；第一電流擴展層和第二電流擴展層分別位于外延層的相反兩側(cè)；第一電流擴展層包括周期性交替層疊的阱層和壘層，阱層為(Al<subgt;x1</subgt;Ga<subgt;1?x1</subgt;)<subgt;0.5</subgt;In<subgt;0.5</subgt;P層，0.1≤x1≤0.2，壘層為(Al<subgt;x2</subgt;Ga<subgt;1?x2</subgt;)<subgt;0.5</subgt;In<subgt;0.5</subgt;P層，0.3≤x2≤0.4，阱層的厚度大于壘層的厚度。本公開能夠有效的解決吸光的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：沈研飛,王洪占,許晏銘,蔣堅,杭偉,黃慶
受保護的技術(shù)使用者：京東方華燦光電（蘇州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30