RU83655U1 - Светодиодная гетероструктура с множественными ingan/gan квантовыми ямами - Google Patents
Светодиодная гетероструктура с множественными ingan/gan квантовыми ямами Download PDFInfo
- Publication number
- RU83655U1 RU83655U1 RU2008129924/22U RU2008129924U RU83655U1 RU 83655 U1 RU83655 U1 RU 83655U1 RU 2008129924/22 U RU2008129924/22 U RU 2008129924/22U RU 2008129924 U RU2008129924 U RU 2008129924U RU 83655 U1 RU83655 U1 RU 83655U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- gan
- led
- led heterostructure
- concentration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
1. Светодиодная гетероструктура с множественными InGaN/GaN квантовыми ямами, включающая расположенную на сапфировой подложке гетероструктуру, состоящую из низкотемпературного буферного слоя нитрида галлия, слоя нелегированного нитрида галлия (концентрация носителей - 8·1016 см-3), n-GaN слоя (легированного кремнием концентоации носителей - 2-5·1018 см-3), 5 периодов квантовых ям (n-GaN слой, InGaN - квантовая яма с содержанием индия в диапазоне от 4 до 6% и переменным составом легирующей примеси в барьерах, изменяемой по линейному закону, нелегированная GaN - «прикрышка»), n-GaN слоя (легированный кремнием, концентрация носителей - 1017 см-3) являющегося финальным барьером к выращенной сверхрешетке, слоя AlGaN имеющего р-проводимость (процентное содержание Al - 20%) и финального слоя p-GaN (легированного магнием, концентрация носителей - 2·1017 см-3). ! 2. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность сапфировой подложки имеет ориентацию (0001) и разориентацию 0,3° по направлению к оси М. ! 3. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что содержит низкотемпературный буферный слой нитрида галлия для снятия внутренних напряжений. ! 4. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительную сверхрешетку с изменяемым составом по индию в пределах от 1 до 5% для снятия внутренних напряжений. ! 5. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что активная зона выполнена в виде сверхрешетки, состоящей из 5 квантовых ям, каждая из которых сформирована 3 слоями - n-GaN слоя, InGaN - квантовой ямы, нелегированной GaN - «прикрышки». ! 6. Светодиодная гетероструктура по п.5, отличающаяся тем, что концентрация �
Description
Полезная модель относится к светодиодным гетероструктурам с квантовыми ямами.
В настоящее время светоизлучающие диоды, все чаще применяются в светотехнике. Они приходят на смену морально устаревшим лампам накаливания и люминесцентным лампам вследствие своей способности более прямого преобразования электрической энергии в свет и как следствие более высокого КПД. Для перекрытия всего спектра видимого электромагнитного излучения необходимо создание высокоэффективных светодиодов излучающих в коротковолновом диапазоне видимого спектра, т.е. на длине волн 420-480 нм. Наиболее перспективным материалом в деле создания коротковолновых источников излучения признаются нитридные соединения. Основной областью применения нитридных светодиодных гетероструктур (НСГ) в настоящее время являются сверхяркие светодиоды сине-зеленого и белого цвета свечения, используемые в наружной рекламе, декоративной и архитектурной подсветке, автомобильной промышленности и т.д. Перспективными применениями НСГ на подложках из монокристаллического сапфира являются синие лазеры для оптических накопителей информации и мощные СВЧ транзисторы для систем связи и радиолокации. Анализ мирового опыта показывает, что для выращивания НСГ на сапфировой подложке метод MOCVD является предпочтительным по сравнению с другими ростовыми технологиями (молекулярно-пучковая эпитаксия, хлор-гидридная эпитаксия и т.д.), как с точки зрения производительности, так и качества получаемой структуры.
В качестве аналогов объекта исследования выявлены следующие патенты РФ.
Патент №2006130967 "Полупроводниковая структура имеющая активные зоны" (Германия, заявитель - РВЕ Спэйс Солар Пауэр ГМБХ, подклассы H01L 33/00). Имеющая активные зоны полупроводниковая структура в виде многоволнового диода, излучающего или поглощающего определенное число длин световых волн, такого как светодиод или фотодиод, содержащая подложку с, по меньшей мере, двумя активными зонами, каждая из которых эмитирует или поглощает излучение разной длины волны, причем первая (нижняя) активная зона выращена на поверхности подложки, по меньшей мере, одна дополнительная (верхняя) активная зона выращена эпитаксиально, и при этом активные зоны последовательно соединены от нижней активной зоны до верхней активной зоны посредством, по меньшей мере, одного разделительного слоя, служащего в качестве низкоомного сопротивления, причем этот разделительный слой выполнен как обратнополяризованный nр- или рn-переход в виде разделительного диода или
туннельного диода, причем между нижней активной зоной и верхней активной зоной эпитаксиально выращены одна или более дополнительных активных зон, причем самая нижняя активная зона имеет узкую энергетическую запрещенную зону, а каждая из последующих активных зон имеет соответственно более широкую энергетическую запрещенную зону, чем предыдущая активная зона, и при этом использованные для выращивания или эпитаксии разделительных диодов или туннельных диодов полупроводниковые материалы имеют либо непрямой межзонный переход, либо энергетическую запрещенную зону, которая в каждом случае лежит немного выше, чем у использованных под ними полупроводниковых материалов, отличающаяся тем, что на активной зоне выращен поглощающий слой из такого же материала, что и рn-слой активной зоны.
Патент №2315135 "Метод выращивания неполярных эпитаксиальных гетероструктур на основе нитридов III группы" (Россия, патентообладатель - Абрамов Владимир Семенович, подклассы H01L 33/00). Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых материалов и приборов методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений, а именно к изготовлению гетероструктур на основе элементов III группы и приборов на их основе, таких как белые светодиоды, лазеры и т.д. Метод выращивания неполярных эпитаксиальных гетероструктур для белых светоизлучающих диодов на основе соединений и твердых растворов нитридов элементов III группы включает газофазное осаждение одного или более слоев гетероструктур, представленных формулой AlXGal-XN, где 0<х≤1, на подложку, в качестве которой используют подложку а-лангасита, с рассогласованием с-параметров решетки «подложка - эпитаксиальный слой AlXGal-XN, не более чем в пределах от -2,3% при х=1 до +1,7% при х=0 и рассогласованием коэффициентов теплового расширения в направлении вдоль оси с не более чем в пределах от +49% при х=1 до -11% при х=0. Изобретение позволяет получать гетороструктуры с низкой плотностью дефектов и механических напряжений.
В качестве аналогов объекта исследования выявлены следующие патенты США.
Патент 7,332,366 "Светоизлучающее полупроводниковое устройство на основе III-нитридов "(Япония, патентообладатель - фирма Toyoda Gosei Co., Ltd, подклассы H01L 29/40). Светоизлучающее полупроводниковое устройство последовательно состоит из: сапфирой подложки, буферного слоя AlN, GaN слоя легированного кремнием, AlGaInN слоя легированного кремнием, AlGaInN слоя легированного кремнием и цинком, AlGaInN слоя легированного магнием. AlN слой имеет толщину 500 ангстрем. GaN слой имеет толщину около 2 микрон и концентрацию электронов около 2*1018 см-3. Следующие слои n-типа проводимости имеют соответственно толщину и концентрацию носителей 2
и 0.5 микрон, 2*1018 см-3, р-слой имеет толщину 1 микрон и концентрацию дырок 2*1017 см-3. Состав Al, Ga и In в каждом слое подбирается так чтобы минимизировать напряжения в n-AlGaInN слое. Светодиод имеет конструкцию позволяющую увеличить эффективность люминесценции и получить более чистый голубой цвет
Патент 7,339,195 "Полупроводниковый светоизлучающий прибор и метод его изготовления" (Япония, патентообладатель - фирма Sony Corporation., подклассы H01L 27/15). Полупроводниковый светоизлучающий прибор изготовлен из полупроводников типа А3В5, содержит активный слой состоящий из слоев содержащих InGaN; промежуточных слоев так же содержащих InGaN, но отличных по составу; прикрывающего слоя AlGaN p-типа проводимости, на который дальнейшем будет нанесен контакт.
В качестве аналогов объекта исследования выявлены следующие патенты европейского патентного агентства
Патент US2007290214 "Светоизлучающая диодная структура" (Тайвань, заявитель - фирма Epileds Tech Inc., подклассы H01L 33/00, H01L 27/15, H01L 29/26, H01L 31/12, H01L 29/02, H01L 31/12). Светодиодная структура состоящая из последовательности слоев: зародышевый слой осажденный на подложке; активный слой осажденный между верхним и нижним ограничивающими слоями, причем активный слой в основном состоит из полупроводников типа А3В5; контактный слой состоящий из последовательности слоев осажденных на верхнем ограничевающем слое; прозрачный электрод осажденный на контактном слое; и электрод контактирующий с проводящим буферным слоем.
Патент US2008035953 "Светоизлучающий диод на основе нитрида галлия и метод его изготовления" (Корея, заявитель - фирма Samsung Electro Mech., подклассы H01L 33/00, H01L 21/20). Вертикальная светодиодная структура на основе GaN содержит последовательно: n-электрод, n-GaN слой имеющий неоднородную поверхность с двумя типами неоднородности различного периода, причем неоднородности одного сорта содержатся внутри неоднородностей второго сорта; активный слой; p-GaN слой; р-электрод; поддерживающий слой образованный на р-электроде.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что на сапфировой подложке путем газофазной эпитаксии с использованием металлоорганических соединений выращивается низкотемпературный буферный слой нитрида галлия, с последующим выращиванием на нем слоя нелегированного нитрида галлия (концентрация носителей - 8*1010 см-3). На последнем производится рост малодефектного слоя нитрида галлия легированного кремнием (концентрации носителей - 2-5*1018 см-3), имеющего n-проводимость. Затем производится рост активной области светодиодной структуры,
представляющей собой 5 периодов квантовых ям, каждая период содержит n-легированный барьерный слой нитрида галлия, InGaN - квантовую яму с содержанием индия в диапазоне от 4 до 6% при этом концентация легирующей примеси в барьерах изменяется по линейному закону и нелегированную GaN - «прикрышку». Следующим выращивается слой нитрида галлия имеющий n-проводимость, легированный кремнием, являющийся финальным барьером к выращенной сверхрешетке (концентрация носителей - 1017 см-3). Формирование гетероструктуры оканчивается выращиванием слоя AlGaN имеющего р-проводимость (процентное содержание Аl=20%) и финального слоя нитрида галлия легированного магнием (концентрация носителей - 2*1017 см-3) обладающего р-проводимостью.
С целью уменьшения плотности дислокаций предлагается выращивание дополнительной сверхрешетки перед выращиванием основной сверхрешетки. Дополнительная сверхрешетка состоит из пяти периодов чередующихся слоев InGaN, GaN. Концентрация индия в процессе роста увеличивается от 1 до 5%.
Полезная модель отличается от аналогов повышенной эффективностью достигаемой за счет одновременного использования в конструкции светодиодной структуры следующих особенностей. Большая эффективность достигается за счет использования низкотемпературного GaN буферного слоя, компенсирующего рассогласование решеток сапфира и слоя n - GaN. Рост буферного слоя производится при температуре до 600°С. Вариант в исполнении конструкции патентуемой светодиодной структуры с использованием дополнительной сверхрешетки, с изменяемым составом по индию, приводит к уменьшению внутренних напряжений в структуре и снижению плотности дислокации до 10' см-2 и получению совершенной кристаллической структуры. Наряду с этим в конструкции создаются пять периодов квантовых ям с переменным составом легирующей примеси, образующих сверхрешетку, способствующую увеличению внешней квантовой эффективности прибора.
Патентуемая светодиодная гетероструктура на подложке из монокристаллического сапфира, заявляемой полезной модели, представлена на Фиг.1. Структура состоит из элемента объемного сапфира с кристаллической ориентацией поверхности (1000), и выращенных на ней методом газофазной эпитаксии с использованием металлоорганических соединений последовательно слоев: буферный слой нитрида галлия, нелегированный слой нитрида галлия, слой нитрида галлия n-типа проводимости, легированного кремнием, множественных квантовых ям на основе твердого раствора InxGa1-xN в GaN с переменным составом легирующей примеси в барьерах, слоя твердого раствора AlGaN р-типа проводимости и слоя нитрида галлия р-
типа проводимости, легированного магнием. Величина параметра «х» определяет соотношение индия и галлия и варьируется для получения требуемой длины волны в заданном диапазоне 450-480 нм.
Claims (7)
1. Светодиодная гетероструктура с множественными InGaN/GaN квантовыми ямами, включающая расположенную на сапфировой подложке гетероструктуру, состоящую из низкотемпературного буферного слоя нитрида галлия, слоя нелегированного нитрида галлия (концентрация носителей - 8·1016 см-3), n-GaN слоя (легированного кремнием концентоации носителей - 2-5·1018 см-3), 5 периодов квантовых ям (n-GaN слой, InGaN - квантовая яма с содержанием индия в диапазоне от 4 до 6% и переменным составом легирующей примеси в барьерах, изменяемой по линейному закону, нелегированная GaN - «прикрышка»), n-GaN слоя (легированный кремнием, концентрация носителей - 1017 см-3) являющегося финальным барьером к выращенной сверхрешетке, слоя AlGaN имеющего р-проводимость (процентное содержание Al - 20%) и финального слоя p-GaN (легированного магнием, концентрация носителей - 2·1017 см-3).
2. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность сапфировой подложки имеет ориентацию (0001) и разориентацию 0,3° по направлению к оси М.
3. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что содержит низкотемпературный буферный слой нитрида галлия для снятия внутренних напряжений.
4. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительную сверхрешетку с изменяемым составом по индию в пределах от 1 до 5% для снятия внутренних напряжений.
5. Светодиодная гетероструктура по п.1, отличающаяся тем, что активная зона выполнена в виде сверхрешетки, состоящей из 5 квантовых ям, каждая из которых сформирована 3 слоями - n-GaN слоя, InGaN - квантовой ямы, нелегированной GaN - «прикрышки».
6. Светодиодная гетероструктура по п.5, отличающаяся тем, что концентрация индия изменяется в пределах от 4 до 6%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008129924/22U RU83655U1 (ru) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Светодиодная гетероструктура с множественными ingan/gan квантовыми ямами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008129924/22U RU83655U1 (ru) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Светодиодная гетероструктура с множественными ingan/gan квантовыми ямами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU83655U1 true RU83655U1 (ru) | 2009-06-10 |
Family
ID=41025201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008129924/22U RU83655U1 (ru) | 2008-06-26 | 2008-06-26 | Светодиодная гетероструктура с множественными ingan/gan квантовыми ямами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU83655U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552867C2 (ru) * | 2009-08-21 | 2015-06-10 | Кабусики Кайся Тосиба | Светодиод высокой яркости с шероховатым активным слоем и соответствующим по форме покрытием |
RU2720046C1 (ru) * | 2019-07-17 | 2020-04-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Светодиодная гетероструктура с квантовыми ямами комбинированного профиля |
RU209768U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2022-03-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Высоковольтный нитрид-галлиевый транзистор нормально-закрытого типа |
-
2008
- 2008-06-26 RU RU2008129924/22U patent/RU83655U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552867C2 (ru) * | 2009-08-21 | 2015-06-10 | Кабусики Кайся Тосиба | Светодиод высокой яркости с шероховатым активным слоем и соответствующим по форме покрытием |
RU2720046C1 (ru) * | 2019-07-17 | 2020-04-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Светодиодная гетероструктура с квантовыми ямами комбинированного профиля |
RU209768U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2022-03-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Высоковольтный нитрид-галлиевый транзистор нормально-закрытого типа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2200305C (en) | Vertical geometry light emitting diode with group iii nitride active layer and extended lifetime | |
US8324637B2 (en) | High efficiency LEDs with tunnel junctions | |
US8604461B2 (en) | Semiconductor device structures with modulated doping and related methods | |
US8513694B2 (en) | Nitride semiconductor device and manufacturing method of the device | |
KR101241477B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 | |
US20140191192A1 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
US20030211645A1 (en) | Gallium nitride-based semiconductor light emitting device and method | |
KR20150025264A (ko) | 정공주입층을 구비하는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
KR100689975B1 (ko) | 질화물계 발광 소자의 삼원 질화물계 버퍼층 및 그 제조방법 | |
KR101294518B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 | |
KR101552104B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
CN104993028A (zh) | 一种发光二极管外延片 | |
KR20110048240A (ko) | 질화물 반도체 소자 | |
CN101289173B (zh) | 选择超晶格位置掺杂的p型Ⅲ族氮化物材料的制备方法 | |
RU83655U1 (ru) | Светодиодная гетероструктура с множественными ingan/gan квантовыми ямами | |
US20230066105A1 (en) | Led structure and preparation method thereof | |
KR101622097B1 (ko) | 질화물계 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법 | |
JP4229625B2 (ja) | 窒化物半導体層とそれを含む窒化物半導体素子 | |
RU60269U1 (ru) | Светодиодная гетероструктура на подложке из монокристаллического сапфира | |
KR101919109B1 (ko) | 자외선 발광 소자 및 자외선 발광 소자 패키지 | |
CN212085035U (zh) | 一种生长在Si衬底上的GaN薄膜 | |
KR20100133157A (ko) | 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법 | |
RU79352U1 (ru) | Светодиодная гетероструктура | |
KR100911775B1 (ko) | 질화물계 발광소자 | |
Dhivyasri et al. | Simulation and Comparison of AlGaN LEDs with Boron Doped GaN Well Using Assorted Aluminium Concentration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090627 |