【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體，特別涉及一種半導體發光元件及其制備方法。
技術介紹
1、半導體發光元件具有節能環保、尺寸小、壽命長和發光效率高等優點，在安防、植物照明、醫療、顯示屏、家庭照明、車燈、背光源和舞臺燈等領域具有廣泛的應用。
2、目前，半導體發光元件，例如gan(氮化鎵)基led(light?emitting?diode，發光二極管)多采用阱層和壘層交替堆疊的多量子阱結構來提高發光效率。例如，圖1中示出了現有的半導體發光元件的結構，其從下至上依次包括：襯底01、緩沖層02、n型半導體層03、多量子阱結構04以及p型半導體層05，其中多量子阱結構04采用阱層和壘層交替堆疊形成。然而，由于空穴的有效質量較大，遷移率低，多量子阱結構04中的輻射復合主要集中在最后一個阱層中(參閱圖2)，發光效率較低。同時，阱層和壘層結構參數的差異以及襯底與外延材料結構的差異導致多量子阱結構04中有較大應力積累，產生量子限制斯塔克效應(qcse)，造成電子空穴波函數的分離，降低輻射復合效率。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種半導體發光元件的制備方法，以改善多量子阱結構中的應力，緩解電子和空穴波函數的分離，同時提高空穴的注入效率，從而提高輻射復合效率。
2、為了實現上述目的以及其他相關目的，本專利技術提供了一種發光半導體元件的制備方法，包括以下步驟：
3、提供一襯底；
4、在所述襯底上依次生長緩沖層、第一型半導體層以及多量子阱結構；
5
6、在形成有周期性的溝槽結構的多量子阱結構上生長第二型半導體層，所述第二型半導體層填充所述溝槽結構。
7、可選的，在所述的半導體發光元件的制備方法中，所述周期性的溝槽結構的周期寬度為0.5μm～5μm，所述周期性的溝槽結構的面積占所述多量子阱結構的總面積的比例為5％～50％，每個所述溝槽結構的寬度為20nm～300nm。
8、可選的，在所述的半導體發光元件的制備方法中，所述多量子阱結構為周期性堆疊結構，其周期數為x，且3≤x≤20；所述多量子阱結構的單周期的厚度為y，且6nm≤y≤20nm。
9、可選的，在所述的半導體發光元件的制備方法中，每個所述溝槽結構的刻蝕深度為z，且2y≤z＜xy。
10、可選的，在所述的半導體發光元件的制備方法中，所述溝槽結構在所述多量子阱結構的平面上的形狀為網狀或條形。
11、可選的，在所述的半導體發光元件的制備方法中，所述溝槽結構在垂直于所述多量子阱結構的平面的方向上的形狀為矩形、倒三角型或倒梯形。
12、可選的，在所述的半導體發光元件的制備方法中，所有所述溝槽結構的形狀相同。
13、為了實現上述目的以及其他相關目的，本專利技術還提供了一種半導體發光元件，從下至上依次包括：襯底、緩沖層、第一型半導體層、多量子阱結構以及第二型半導體層，其中所述多量子阱結構中形成有周期性的溝槽結構，所述第二型半導體層填充所述溝槽結構。
14、可選的，在所述的半導體發光元件中，所述周期性的溝槽結構的周期寬度為0.5μm～5μm，所述周期性的溝槽結構的面積占所述多量子阱結構的總面積的比例為5％～50％，每個所述溝槽結構的寬度為20nm～300nm。
15、可選的，在所述的半導體發光元件中，所述多量子阱結構為周期性堆疊結構，其周期數為x，且3≤x≤20；所述多量子阱結構的單周期的厚度為y，且6nm≤y≤20nm。
16、可選的，在所述的半導體發光元件中，每個所述溝槽結構的刻蝕深度為z，且2y≤z＜xy。
17、可選的，在所述的半導體發光元件中，所述溝槽結構在所述多量子阱結構的平面上的形狀為網狀或條形。
18、可選的，在所述的半導體發光元件中，所述溝槽結構在垂直于所述多量子阱結構的平面的方向上的形狀為矩形、倒三角型或倒梯形。
19、可選的，在所述的半導體發光元件中，所有所述溝槽結構的形狀相同。
20、與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下有益效果：
21、本專利技術提供的半導體發光元件可以通過周期性的溝槽結構的設計緩解多量子阱結構中的應力，降低量子限制斯塔克效應，提高電子空穴波函數的重疊幾率；同時，空穴可以通過溝槽結構進入深層的量子阱中，提高深層的量子阱中的空穴濃度，提高輻射復合效率，從而提高發光二極管的發光效率。
22、而且，本專利技術提供的半導體發光元件的制備方法是通過刻蝕工藝形成溝槽結構的，相對于現有技術中的半導體發光元件中從底層延伸上來的v-pits來說，本專利技術采用刻蝕技術可以精確控制溝槽結構的大小、周期、位置和深度等參數，使得應力得到緩解、量子阱面積減少以及空穴注入量子阱深度達到最優，從而提高發光效率；同時，溝槽結構不會貫穿多量子阱結構，溝槽結構中的第二型半導體層不會與第一型半導體層接觸，即不會形成pn結，進而不會影響發光效率。
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1.一種發光半導體元件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述周期性的溝槽結構的周期寬度為0.5μm～5μm，所述周期性的溝槽結構的面積占所述多量子阱結構的總面積的比例為5％～50％，每個所述溝槽結構的寬度為20nm～300nm。
3.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述多量子阱結構為周期性堆疊結構，其周期數為x，且3≤x≤20；所述多量子阱結構的單周期的厚度為y，且6nm≤y≤20nm。
4.如權利要求3所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，每個所述溝槽結構的刻蝕深度為z，且2y≤z＜xy。
5.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述溝槽結構在所述多量子阱結構的平面上的形狀為網狀或條形。
6.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述溝槽結構在垂直于所述多量子阱結構的平面的方向上的形狀為矩形、倒三角型或倒梯形。
7.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所有
8.一種半導體發光元件，其特征在于，從下至上依次包括：襯底、緩沖層、第一型半導體層、多量子阱結構以及第二型半導體層，其中所述多量子阱結構中形成有周期性的溝槽結構，所述第二型半導體層填充所述溝槽結構。
9.如權利要求8所述的半導體發光元件，其特征在于，所述周期性的溝槽結構的周期寬度為0.5μm～5μm，所述周期性的溝槽結構的面積占所述多量子阱結構的總面積的比例為5％～50％，每個所述溝槽結構的寬度為20nm～300nm。
10.如權利要求8所述的半導體發光元件，其特征在于，所述多量子阱結構為周期性堆疊結構，其周期數為x，且3≤x≤20；所述多量子阱結構的單周期的厚度為y，且6nm≤y≤20nm。
11.如權利要求10所述的半導體發光元件，其特征在于，每個所述溝槽結構的刻蝕深度為z，且2y≤z＜xy。
12.如權利要求8所述的半導體發光元件，其特征在于，所述溝槽結構在所述多量子阱結構的平面上的形狀為網狀或條形。
13.如權利要求8所述的半導體發光元件，其特征在于，所述溝槽結構在垂直于所述多量子阱結構的平面的方向上的形狀為矩形、倒三角型或倒梯形。
14.如權利要求8所述的半導體發光元件，其特征在于，所有所述溝槽結構的形狀相同。
...【技術特征摘要】
1.一種發光半導體元件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述周期性的溝槽結構的周期寬度為0.5μm～5μm，所述周期性的溝槽結構的面積占所述多量子阱結構的總面積的比例為5％～50％，每個所述溝槽結構的寬度為20nm～300nm。
3.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述多量子阱結構為周期性堆疊結構，其周期數為x，且3≤x≤20；所述多量子阱結構的單周期的厚度為y，且6nm≤y≤20nm。
4.如權利要求3所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，每個所述溝槽結構的刻蝕深度為z，且2y≤z＜xy。
5.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述溝槽結構在所述多量子阱結構的平面上的形狀為網狀或條形。
6.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所述溝槽結構在垂直于所述多量子阱結構的平面的方向上的形狀為矩形、倒三角型或倒梯形。
7.如權利要求1所述的半導體發光元件的制備方法，其特征在于，所有所述溝槽結構的形狀相同。
8.一種半導體發光元件，其特征在于，從...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高默然，丘金金，董雪振，李森林，
申請(專利權)人：廈門士蘭明鎵化合物半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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