專利名稱：具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發(fā)光二極管，特別是涉及一種具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管。
技術背景半導體發(fā)光二極管光源壽命長、功耗低、可靠性好，在生產(chǎn)和生活的許多領域得到了普遍的認可，用途廣泛。近十年來，以GaN基藍光二極管為代表的短波長發(fā)光二極管在基礎研究和商業(yè)發(fā)展上取得了很大的進步，使人類獲得高重復性、長壽命的全色包括白光光源。
如美國專利4918497、4966862、5027168和5338944所述，現(xiàn)在國際上普遍應用的GaN基發(fā)光二極管結構如圖1所示，在n型摻雜的GaN層13上生長n型摻雜的AlGaN層20，隨后生長InGaN/GaN多量子阱22-1，然后再生長p型摻雜的AlGaN層21和p型摻雜的GaN層15。在生長InGaN/GaN多量子阱22-1時，GaN勢壘23-1上摻Si，這樣可以提高GaN的晶體質量，同時促使量子阱中的In凝聚成In團，使二極管發(fā)光增強。但這種結構也存在明顯的缺點首先，目前GaN基發(fā)光二極管所采用的InGaN/GaN多量子阱是方勢阱，如圖2所示，由于自發(fā)極化和壓電極化效應，量子阱中有很強的電場，使量子阱中電子和空穴在空間上發(fā)生分離，極大限制了電子和空穴輻射復合幾率；其次，勢壘摻Si在量子阱中引入了n型雜質，使得p-n結偏離InGaN/GaN多量子阱區(qū)，從而在發(fā)光二極管工作于正向偏壓時，量子阱區(qū)的少數(shù)載流子為空穴，空穴在擴散過程中與電子復合發(fā)光，但由于空穴的遷移率很低，擴散長度很小，發(fā)生輻射復合的電子與空穴數(shù)目也相應減少；相反，p型摻雜的GaN層15中的少數(shù)載流子為電子，其擴散長度很長，這就使復合區(qū)域大部分位于p型摻雜的GaN層15，而發(fā)生在多量子阱中的輻射復合減弱；最后，在這種結構中，電子和空穴復合時主要以DA發(fā)光為主，隨著載流子注入的增加，DA中心趨于飽和，多余的載流子會通過非輻射復合過程復合，極大限制了以InGaN/GaN多量子阱為有源區(qū)的發(fā)光二極管發(fā)光強度的進一步提高。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服已有技術的方形量子阱發(fā)光二極管中電子和空穴輻射復合幾率和發(fā)光強度低的缺陷，從而提供一種具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管的多量子阱結構采用梯形量子阱，使電子和空穴在空間上能更好的重合在一起，可以提高電子和空穴輻射復合幾率；該發(fā)光二極管的多量子阱區(qū)可以與p-n結重合，使電子與空穴主要在量子阱中通過帶邊輻射復合發(fā)光，可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率；而且這種改進的發(fā)光二極管結構，對生長設備和工藝條件無特殊要求，不會使隨后的生長及工藝步驟復雜化。
本實用新型的目的是由如下的技術方案實現(xiàn)的本實用新型提供一種具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，如圖3所示，包括在襯底10上，以常規(guī)技術依次生長緩沖層11、n型摻雜的GaN層12、n型摻雜的GaN層13、n型摻雜的AlGaN層20、N個量子阱22、p型摻雜的AlGaN層21、p型摻雜的GaN層15，透明電極16、以及p型歐姆接觸17，在n型摻雜的GaN層13上經(jīng)常規(guī)光刻技術制作n型歐姆接觸18；其特征在于所述的量子阱22由不摻雜的勢壘層23和在其上不摻雜的勢阱層24組成，且勢阱層的帶隙小于勢壘層的帶隙；量子阱22的數(shù)目N為1～100；所述的勢阱層24為梯形，如圖4所示；在n型摻雜的AlGaN層20與N個量子阱22之間、N個量子阱22之間與p型摻雜的AlGaN層21之間還分別有GaN隔離層14-1、GaN隔離層14-2。
所述勢壘層23為由Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物；所述勢壘層23為GaN、InxGa1-xN、AlyGa1-yN或InaGabAl1-a-bN，其中0＜x＜1；0＜y≤1；0＜a＜1，0＜b＜1，且a+b≤1，在選擇Al和In的摩爾含量時，要滿足本層的帶隙寬度大于勢阱層的帶隙寬度；所述勢壘層23的厚度為1～500nm；所述勢壘層23的厚度最好為250nm。
所述勢阱層24為由Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物；所述勢阱層24為GaN、InxGa1-xN、AlyGa1-yN或InaGabAl1-a-bN，其中0＜x≤1；0＜y＜1；0＜a＜1，0＜b＜1，且a+b≤1，在選擇Al和In的摩爾含量時，要滿足本層的帶隙寬度小于勢壘層的帶隙寬度；所述勢阱層24由兩邊的帶隙寬度逐漸增大層和中間的帶隙寬度固定層組成；所述勢阱層24中的兩邊的帶隙寬度逐漸增大層厚度為1～100nm；中間的帶隙寬度固定層厚度為1～100nm；所述勢阱層24中的兩邊的帶隙寬度固定層厚度最好為50nm；中間的帶隙寬度固定層厚度最好為50nm。
所述AlGaN層20、21均為AlxGa1-xN，或由AlxGa1-xN和GaN組成的超晶格結構，其中0＜x≤1；所述AlGaN層20、21的厚度為1～500nm。
所述p型摻雜的摻雜劑為II族元素，摻雜原子濃度為1×1016cm-3～5×1019cm-3；所述II族元素包括Mg、Zn。
所述n型摻雜的摻雜劑為IV族元素，摻雜原子濃度為1×1016cm-3至1×1020cm-3；所述IV族元素包括Si。
所述GaN隔離層14-1、14-2的厚度為1～500nm；所述GaN隔離層14-1、14-2的厚度最好為200nm。
所述p型摻雜的GaN層15的厚度為10～2000nm。
所述n型摻雜的GaN層13的厚度為100～9000nm。
本實用新型提供的梯形量子阱發(fā)光二極管的優(yōu)益之處在于，與常規(guī)的GaN基發(fā)光二極管結構相比，量子阱區(qū)不摻雜，量子阱區(qū)兩側生長有不摻雜的GaN隔離層，通過合理調整GaN隔離層的厚度，可以有效地調整p-n結的位置，使之位于多量子阱區(qū)域；量子阱中的電子和空穴在空間上重合在一起，大大提高了它們的輻射復合幾率；當發(fā)光二極管正常工作時，電子在整個量子阱區(qū)與空穴發(fā)生輻射復合，效率大大增加；同時這種結構使電子與空穴主要在量子阱中通過帶邊輻射復合發(fā)光，有效增強了發(fā)光二極管的發(fā)光強度，如圖5所示。如圖6、7所示，采用本發(fā)明提供的藍光二極管，前向電壓為3.5V以下，其發(fā)光強度達到7mW。


圖1是已有技術的發(fā)光二極管的剖面圖；其中10為襯底材料；11為緩沖層；12為n型摻雜的GaN；13為n型摻雜的GaN；20為n型摻雜的AlGaN；23-1為n型摻雜的勢阱；24為勢壘；22-1為量子阱；21為p型摻雜的AlGaN；15為p型摻雜的GaN；16為透明電極；17為p型歐姆接觸；18為n型歐姆接觸；圖2是已有技術的方勢阱多量子阱的示意圖(圖2-1)和能帶圖(圖2-2)；圖3是本實用新型的發(fā)光二極管的剖面圖；其中14-1為GaN隔離層；14-2為GaN隔離層；23為不摻雜的勢阱；22為量子阱；圖4是本實用新型的梯形多量子阱的示意圖(圖4-1)和能帶圖(圖4-2)；圖5是本實用新型發(fā)光二極管的光熒光圖；其中曲線1代表已有技術的發(fā)光二極管，曲線2代表本發(fā)明提供的發(fā)光二極管；
圖6是本實用新型發(fā)光二極管的電流電壓特性圖；圖7是本實用新型發(fā)光二極管的發(fā)光亮度與電流的關系。
具體實施方式
本實用新型提供的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，如圖3、圖4所示；它包括在襯底10上，以常規(guī)技術依次生長緩沖層11、n型摻雜的GaN層12、n型摻雜的GaN層13、n型摻雜的AlGaN層20、N個量子阱22、p型摻雜的AlGaN層21、p型摻雜的GaN層15，透明電極16、以及p型歐姆接觸17，在n型摻雜的GaN層13上經(jīng)常規(guī)光刻技術制作n型歐姆接觸18，量子阱22由不摻雜的勢壘層23和在其上不摻雜的勢阱層24組成，且勢阱層的帶隙小于勢壘層的帶隙；量子阱22的數(shù)目N為1～100；所述的勢阱層24為梯形；在n型摻雜的AlGaN層20與N個量子阱22之間、N個量子阱22之間與p型摻雜的AlGaN層21之間還分別有GaN隔離層14-1、GaN隔離層14-2。
以下將結合附圖和實施例進一步詳細描述本發(fā)明的發(fā)光二極管。
實施例1、1、用普通的金屬氧化物氣相沉積(MOCVD)設備，襯底材料10為藍寶石(0001)面襯底；先在1150℃下加熱10分鐘，清潔襯底；然后把溫度降低到550℃，以每小時200nm的生長速度，生長緩沖層11為GaN，厚度為20nm；2、在步驟1的基礎上，把溫度升高到1150℃，以每小時2000nm的生長速度，依次生長緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1016cm-3，厚度為500nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1016cm-3，厚度為100nm；層20為摻Si的Al0.02Ga0.98N，摻雜濃度為1×1016cm-3，厚度為1nm；隔離層14-1為GaN，厚度為1nm；3、在步驟2的基礎上，把溫度降低到750℃，以每小時100nm的生長速度，生長100個量子阱22，其中勢壘層23為GaN，厚度為1nm；勢阱層24為梯形結構的InGaN，從下到上依次為厚度1nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.02逐漸增大到0.1；厚度為1nm的In0.1Ga0.9N；厚度為1nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.1逐漸減小到0.02；
4、在步驟3的基礎上，把溫度升高到1100℃，以每小時1000nm的生長速度，依次生長隔離層14-2為GaN，厚度為1nm；層21為摻Mg的Al0.02Ga0.98N，摻雜濃度為1×1016cm-3，厚度為1nm；層15為摻Mg的GaN，摻雜濃度為1×1016cm-3，厚度為10nm；5、用常規(guī)技術制作透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17。
實施例2、襯底材料10為碳化硅(0001)面襯底；按實施例1中的方法制得；緩沖層11為AlN，厚度為40nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1019cm-3，厚度為100nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1020cm-3，厚度為9000nm；層20為摻Si的Al0.9Ga0.1N，摻雜濃度為1×1020cm-3，厚度為500nm；隔離層14-1為GaN，厚度為500nm；量子阱22數(shù)量為1；勢壘層23為GaN，厚度為500nm；勢阱層24為梯形結構的InGaN，從下到上依次為厚度100nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.02逐漸增大到0.9；厚度為100nm的In0.9Ga0.1N；厚度為100nm的組分漸變的InxGa0-xN，其中，x從0.9逐漸減小到0.02；隔離層14-2為GaN，厚度為500nm；層21為摻Mg的Al0.9Ga0.1N，摻雜濃度為5×1019cm-3，厚度為500nm；層15為摻Mg的GaN，摻雜濃度為5×1019cm-3，厚度為2000nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例3、襯底材料10為襯底材料10為硅(111)面襯底；按實施例1中的方法制得緩沖層11為AlN，厚度為25nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為100nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為4000nm；
層20為摻Si的Al0.3Ga0.7N/GaN超晶格，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；隔離層14-1為GaN，厚度為200nm；量子阱22數(shù)目為10；勢壘層23為GaN，厚度為250nm；勢阱層24為梯形結構的InGaN，從下到上依次為厚度50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.02逐漸增大到0.3；厚度為50nm的In0.3Ga0.7N；厚度為50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.3逐漸減小到0.02；隔離層14-2為GaN，厚度為200nm；層21為摻Mg的Al0.3Ga0.7N，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；層15為摻Mg的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為2000nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例4、襯底材料10為藍寶石(0001)面襯底；按實施例1中的方法制得緩沖層11為GaN，厚度為25nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1017cm-3，厚度為1000nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為3000nm；層20為摻Si的Al0.5Ga0.5N/GaN超晶格，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為300nm；隔離層14-1為GaN，厚度為200nm；量子阱22數(shù)量為50；勢壘層23為Al0.02Ga0.98N，厚度為50nm；勢阱層24為梯形結構的AlInGaN，從下到上依次為厚度20nm的組分漸變的Al0.02InxGa0.98-xN，其中，x從0.02逐漸增大到0.3；厚度為30nm的Al0.02In0.3Ga0.68N；厚度為30nm的組分漸變的Al0.02InxGa0.98-xN，其中，x從0.3逐漸減小到0.02；隔離層14-2為GaN，厚度為200nm；層21為摻Zn的Al0.5Ga0.5N/GaN，摻雜濃度為1×1016cm-3，厚度為200nm；層15為摻Zn的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為800nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例5、襯底材料10為藍寶石(0001)面襯底；按實施例1中的方法制得緩沖層11為GaN，厚度為25nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1017cm-3，厚度為2000nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為3000nm；層20為摻Si的Al0.7Ga0.3N/GaN超晶格，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為300nm；隔離層14-1為GaN，厚度為300nm；量子阱22數(shù)量為30；勢壘層23為Al0.5Ga0.5N，厚度為100nm；勢阱層24為梯形結構的AlInGaN，從下到上依次為厚度20nm的組分漸變的Al0.5InxGa0.5-xN，其中，x從0.02逐漸增大到0.3；厚度為50nm的Al0.5In0.3Ga0.2N；厚度為30nm的組分漸變的Al0.5InxGa0.5-xN，其中，x從0.3逐漸減小到0.02；隔離層14-2為GaN，厚度為300nm；層21為摻Zn的Al0.7Ga0.3N/GaN超晶格，摻雜濃度為1×1017cm-3，厚度為200nm；層15為摻Zn的GaN，摻雜濃度為5×1019cm-3，厚度為200nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例6、襯底材料10為碳化硅(0001)面襯底；按實施例2中的方法制得緩沖層11為AlN，厚度為40nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1017cm-3，厚度為2000nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm3，厚度為2000nm；層20為摻Si的AlN/GaN超晶格，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為300nm；隔離層14-1為GaN，厚度為300nm；量子阱22數(shù)量為20；勢壘層23為Al0.95Ga0.05N，厚度為200nm；勢阱層24為梯形結構的AlInGaN，從下到上依次為厚度60nm的組分漸變的Al0.9InxGa0.1-xN，其中，x從0.01逐漸增大到0.09；厚度為40nm的Al0.9In0.09Ga0.01N；厚度為40nm的組分漸變的Al0.9InxGa0.1-xN，其中，x從0.09逐漸減小到0.01；隔離層14-2為GaN，厚度為300nm；層21為摻Zn的Al0.95Ga0.05N/GaN超晶格，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為200nm；層15為摻Zn的GaN，摻雜濃度為1×1019cm-3，厚度為1000nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例7、襯底材料10為藍寶石(0001)面襯底；按實施例1中的方法制得緩沖層11為GaN，厚度為25nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為2000nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm3，厚度為2000nm；層20為摻Si的AlN/GaN超晶格，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為300nm；隔離層14-1為GaN，厚度為300nm；量子阱22數(shù)量為10；勢壘層23為Al0.95In0.02Ga0.03N，厚度為250nm；勢阱層24為梯形結構的AlInGaN，從下到上依次為厚度60nm的組分漸變的Al0.9InxGa0.1-xN，其中，x從0.01逐漸增大到0.09；厚度為40nm的Al0.9In0.09Ga0.01N；厚度為40nm的組分漸變的Al0.9InxGa0.1-xN，其中，x從0.09逐漸減小到0.01；隔離層14-2為GaN，厚度為300nm；層21為摻Zn的Al0.95Ga0.05N/GaN超晶格，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為200nm；層15為摻Zn的GaN，摻雜濃度為1×1019cm-3，厚度為1000nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例8、襯底材料10為硅(111)面襯底；按實施例3中的方法制得緩沖層11為AlN，厚度為35nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為100nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為4000nm；
層20為摻Si的Al0.1Ga0.9N/GaN超晶格，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；隔離層14-1為GaN，厚度為200nm；量子阱22數(shù)量為5；勢壘層23為In0.02Ga0.98N，厚度為150nm；勢阱層24為梯形結構的InGaN，從下到上依次為厚度50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.02逐漸增大到0.3；厚度為50nm的In0.3Ga0.7N；厚度為50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.3逐漸減小到0.02；隔離層14-2為GaN，厚度為200nm；層21為摻Mg的Al0.1Ga0.9N，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；層15為摻Mg的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為2000nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例9、襯底材料10為硅(111)面襯底；按實施例3中的方法制得緩沖層11為AlN，厚度為35nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為100nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為4000nm；層20為摻Si的Al0.1Ga0.9N/GaN超晶格，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；隔離層14-1為GaN，厚度為200nm；量子阱22數(shù)量為5；勢壘層23為In0.7Ga0.3N，厚度為150nm；勢阱層24為梯形結構的InGaN，從下到上依次為厚度50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.7逐漸增大到0.9；厚度為50nm的In0.9Ga0.1N；厚度為50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.9逐漸減小到0.7；隔離層14-2為GaN，厚度為200nm；層21為摻Mg的Al0.1Ga0.9N，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；層15為摻Mg的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為500nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
實施例10、
襯底材料10為藍寶石(0001)面襯底；按實施例1中的方法制得緩沖層11為GaN，厚度為25nm；緩沖層12為摻Si的GaN，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為500nm；緩沖層13為摻Si的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為4000nm；層20為摻Si的Al0.1Ga0.9N/GaN超晶格，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為200nm；隔離層14-1為GaN，厚度為200nm；量子阱22數(shù)量為5；勢壘層23為In0.9Ga0.1N，厚度為150nm；勢阱層24為梯形結構的InGaN，從下到上依次為厚度50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.9逐漸增大到0.98；厚度為50nm的In0.98Ga0.02N；厚度為50nm的組分漸變的InxGa1-xN，其中，x從0.98逐漸減小到0.9；隔離層14-2為GaN，厚度為200nm；層21為摻Mg的Al0.1Ga0.9N，摻雜濃度為1×1018cm-3，厚度為200nm；層15為摻Mg的GaN，摻雜濃度為5×1018cm-3，厚度為2000nm；透明電極16，n型歐姆接觸18及p型歐姆接觸17是用常規(guī)技術制作。
權利要求1.一種具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，包括在襯底10上，以常規(guī)技術依次生長緩沖層11、n型摻雜的GaN層12、n型摻雜的GaN層13、n型摻雜的AlGaN層20、N個量子阱22、p型摻雜的AlGaN層21、p型摻雜的GaN層15，透明電極16、以及p型歐姆接觸17，在n型摻雜的GaN層13上經(jīng)常規(guī)光刻技術制作n型歐姆接觸18；其特征在于所述的量子阱22由不摻雜的勢壘層23和在其上不摻雜的勢阱層24組成，且勢阱層的帶隙小于勢壘層的帶隙；量子阱22的數(shù)目N為1～100；所述的勢阱層24為梯形；在n型摻雜的AlGaN層20與N個量子阱22之間、N個量子阱22之間與p型摻雜的AlGaN層21之間還分別有GaN隔離層14-1、GaN隔離層14-2。
2.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述勢壘層23為由Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，其包括GaN、InxGa1-xN、AlyGa1-yN或InaGabAl1-a-bN，其中0＜x＜1；0＜y≤1；0＜a＜1，0＜b＜1，且a+b≤1，在選擇Al和In的摩爾含量時，要滿足本層的帶隙寬度大于勢阱層的帶隙寬度。
3.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述勢壘層23的厚度為1～500nm。
4.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述勢阱層24為由Ga、In、Al、N組成的二元、三元、四元化合物或混合物，其包括GaN、InxGa1-xN、AlyGa1-yN或InaGabAl1-a-bN，其中0＜x≤1；0＜y＜1；0＜a＜1，0＜b＜1，且a+b≤1，在選擇Al和In的摩爾含量時，要滿足本層的帶隙寬度小于勢壘層的帶隙寬度。
5.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述勢阱層24由兩邊的帶隙寬度逐漸增大層和中間的帶隙寬度固定層組成；所述勢阱層24中的兩邊的帶隙寬度逐漸增大層厚度為1～100nm；中間的帶隙寬度固定層厚度為1～100nm。
6.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述AlGaN層20、21均為AlxGa1-xN，或由AlxGa1-xN和GaN組成的超晶格結構，其中0＜x≤1；所述AlGaN層20、21的厚度為1～500nm。
7.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述p型摻雜的摻雜劑為II族元素，包括Mg、Zn；p型摻雜的摻雜原子濃度為1×1016cm-3至5×1019cm-3；所述n型摻雜的摻雜劑為IV族元素，包括Si；n型摻雜的摻雜原子濃度為1×1016cm-3至1×1020cm-3。
8.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述GaN隔離層14-1、14-2的厚度為1～500nm。
9.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述p型摻雜的GaN層15的厚度為10～2000nm。
10.如權利要求1所述的具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管，其特征在于所述n型摻雜的GaN層13的厚度為100～9000nm。
專利摘要本實用新型涉及一種具有梯形量子阱結構的發(fā)光二極管。該發(fā)光二極管的特征在于量子阱(22)由不摻雜的勢壘層(23)和不摻雜的勢阱層(24)組成，且勢阱層的帶隙小于勢壘層的帶隙；量子阱(22)的數(shù)目N為1～100；所述的勢阱層(24)為梯形；在n型摻雜的AlGaN層(20)與N個量子阱(22)之間、N個量子阱(22)之間與p型摻雜的AlGaN層(21)之間還分別有GaN隔離層(14－1)、GaN隔離層(14－2)。該發(fā)光二極管的多量子阱區(qū)可以與p－n結重合，使電子與空穴主要在量子阱中通過帶邊輻射復合發(fā)光，可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率；梯形量子阱的結構使電子和空穴在空間上能更好的重合在一起，可以提高電子和空穴輻射復合幾率；對生長設備和工藝條件無特殊要求。
文檔編號H01L33/00GK2653700SQ0326358
公開日2004年11月3日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權日2003年6月24日
發(fā)明者陳弘, 周均銘, 李東升, 于洪波, 賈海強 申請人:中國科學院物理研究所