華燦光電外延片制備方案提高二極管發(fā)光效率

    集微網(wǎng)消息，發(fā)光二極管是一種能發(fā)光的半導體電子元件，其作為一種高效、環(huán)保、綠色新型固態(tài)照明光源，正在被迅速廣泛地得到應用，如交通信號燈、汽車內(nèi)外燈、城市景觀照明、戶內(nèi)外顯示屏和小間距顯示屏等，是前景廣闊的新一代光源。

    而目前高端市場上，如小間距顯示屏、MiniLED、MicroLED等LED材料，要求在低電流密度下需要達到峰值EQE。而外延片作為制作發(fā)光二極管的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，如果襯底與外延層之間存在較大的晶格失配的情況，就會導致線缺陷，這種缺陷會沿著外延層延伸至有源層中，其能俘獲電子和空穴導致非輻射復合的發(fā)生，從而影響外延片的發(fā)光量子效率。

    為解決這樣的問題，華燦光電在2020年3月27日申請了一項名為“一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?02010226988.9），申請人為華燦光電（蘇州）有限公司。

    根據(jù)該專利目前公開的相關(guān)資料，讓我們一起來看看這項技術(shù)方案吧。

    如上圖，為該專利中發(fā)明的發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖，這種二極管外延片包括襯底1及依次層疊在襯底上的緩沖層2、N型GaN層3、有源層4及P型GaN層5。且外延片中的緩沖層包括沿外延片的生長方向依次層疊的第 一GaN子層21、第 一SINx子層22、第二GaN子層23、第二SINx子層24及第三GaN子層25。

    設(shè)置在襯底與N型GaN層之間的緩沖層，可以部分減小外延層與襯底之間的晶格失配，提高在襯底上生長的外延層的生長質(zhì)量。第 一GaN子層作為后續(xù)第 一SINx子層等結(jié)構(gòu)的生長基礎(chǔ)，可以保證后續(xù)SINx子層等結(jié)構(gòu)的生長質(zhì)量，并且在其上形成有部分微孔，使得第二GaN子層在第 一SINx子層上有選擇性地生長，位錯被截斷在第 一SINx子層與第二GaN子層之間。

    也正是因為位錯被有效截止在緩沖層內(nèi)，延伸至N型GaN層及有源層的位錯較少，因此可以有效提高外延層的整體質(zhì)量，有源層內(nèi)會形成的缺陷較少，有源層內(nèi)的非輻射復合減少，有效提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

    如上圖，為這種發(fā)光二極管外延片的制備方法流程圖，首先，緩沖層、第 一GaN子層、第 一SINx子層、第二GaN子層、第二SINx子層及第三GaN子層依次生長在襯底上，第 一SINx子層的生長速率為0.01～0.03nm/s。

    接著，在緩沖層、N型GaN層和有源層上依次分別生長N型GaN層、有源層以及P型GaN層。執(zhí)行完該步驟后，該外延片就可以形成包括襯底及依次層疊在襯底上的緩沖層、N型GaN層、有源層及P型GaN層的層狀結(jié)構(gòu)。

    在這種結(jié)構(gòu)中，當外延層中有源層的發(fā)光效率提高時，發(fā)光二極管的峰值發(fā)光值也會得到提高，需要達到發(fā)光二極管的峰值發(fā)光值的電壓則會降低。因此，這種發(fā)光二極管可應用在對峰值要求高且電壓要求低的發(fā)光設(shè)備中。

    以上就是華燦光電發(fā)明的發(fā)光二極管外延片及其制備方案，該方案中采用緩沖層來減少位錯現(xiàn)象，使得延伸至N型GaN層及有源層的位錯較少，因此可以有效提高外延層的整體質(zhì)量，并使得發(fā)光二極管的發(fā)光效率得到提升。