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2021年12月19日 | 华灿光电外延片制备方案提高了二极管发光效率
2021-12-19 来源：爱集微
发光二极管是一种能发光的半导体电子元件，其作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、户内外显示屏和小间距显示屏等，是前景广阔的新一代光源。
而目前高端市场上，如小间距显示屏、MiniLED、MicroLED等LED材料，要求在低电流密度下需要达到峰值EQE。而外延片作为制作发光二极管的基础结构，如果衬底与外延层之间存在较大的晶格失配的情况，就会导致线缺陷，这种缺陷会沿着外延层延伸至有源层中，其能俘获电子和空穴导致非辐射复合的发生，从而影响外延片的发光量子效率。
为解决这样的问题，华灿光电在2020年3月27日申请了一项名为“一种发光二极管外延片及其制备方法”的发明专利（申请号：202010226988.9），申请人为华灿光电（苏州）有限公司。
根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。
如上图，为该专利中发明的发光二极管外延片的结构示意图，这种二极管外延片包括衬底1及依次层叠在衬底上的缓冲层2、N型GaN层3、有源层4及P型GaN层5。且外延片中的缓冲层包括沿外延片的生长方向依次层叠的第一GaN子层21、第一SINx子层22、第二GaN子层23、第二SINx子层24及第三GaN子层25。
设置在衬底与N型GaN层之间的缓冲层，可以部分减小外延层与衬底之间的晶格失配，提高在衬底上生长的外延层的生长质量。第一GaN子层作为后续第一SINx子层等结构的生长基础，可以保证后续SINx子层等结构的生长质量，并且在其上形成有部分微孔，使得第二GaN子层在第一SINx子层上有选择性地生长，位错被截断在第一SINx子层与第二GaN子层之间。
也正是因为位错被有效截止在缓冲层内，延伸至N型GaN层及有源层的位错较少，因此可以有效提高外延层的整体质量，有源层内会形成的缺陷较少，有源层内的非辐射复合减少，有效提高了发光二极管的发光效率。
如上图，为这种发光二极管外延片的制备方法流程图，首先，缓冲层、第一GaN子层、第一SINx子层、第二GaN子层、第二SINx子层及第三GaN子层依次生长在衬底上，第一SINx子层的生长速率为0.01～0.03nm/s。
接着，在缓冲层、N型GaN层和有源层上依次分别生长N型GaN层、有源层以及P型GaN层。执行完该步骤后，该外延片就可以形成包括衬底及依次层叠在衬底上的缓冲层、N型GaN层、有源层及P型GaN层的层状结构。
在这种结构中，当外延层中有源层的发光效率提高时，发光二极管的峰值发光值也会得到提高，需要达到发光二极管的峰值发光值的电压则会降低。因此，这种发光二极管可应用在对峰值要求高且电压要求低的发光设备中。
以上就是华灿光电发明的发光二极管外延片及其制备方案，该方案中采用缓冲层来减少位错现象，使得延伸至N型GaN层及有源层的位错较少，因此可以有效提高外延层的整体质量，并使得发光二极管的发光效率得到提升。
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