一种LED外延结构、LED芯片及显示设备的制作方法

本技术涉及led，更具体地说，涉及一种led外延结构、led芯片及显示设备。

背景技术：

1、algainp四元系黄绿光led芯片由于其发光波长范围为530nm-570nm，芯片发光内量子效率伴随波长降低存在明显下降。led芯片内量子效率为其内部电子-空穴复合过程的效率，因此提高电子-空穴复合过程的效率成为提高短波algainp四元系led芯片发光强度的关键。

2、常规algainp四元系黄绿光led芯片的外延结构中的mqw有源层主要是由(alinp/algainp)一阱一垒为一个周期组成的多周期的mqw有源层。这一常规的由一阱一垒为一个周期组成的多周期的mqw有源层可以通过调整其周期等方法提高电子-空穴复合几率，但是对提升led芯片内量子效率的效果有限。具体的由于电子的迁移速率远远高于空穴的迁移速率，导致在通电情况下电子迁移至mqw有源层中靠近p侧的数量较多，而空穴迁移速率慢，电子-空穴对发生复合几率更多的集中于mqw有源层靠近p侧的一侧，从而导致电子-空穴复合位置不均匀。

3、并且常规的由一阱一垒为一个周期组成的多周期的mqw有源层，由于阱垒之间的势垒较大，导致电子-空穴对大部分集中于mqw有源层靠近p侧的一侧，这样的电子-空穴对复合情况容易造成载流子外溢，从而形成光衰；并且由于阱垒之间的势垒较大，在mqw有源层的生长过程中由于材料组分之间的差异大还容易应力积累，晶体生长质量难以控制。

4、那么，如何优化algainp四元系黄绿光led芯片的外延结构，来改善algainp四元系黄绿光led芯片出光效率低及发光光衰等问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种led外延结构、led芯片及显示设备，技术方案如下：

2、一种led外延结构，所述led外延结构包括：

3、在第一方向上堆叠设置的n侧功能层、mqw有源层和p侧功能层，所述第一方向由所述n侧功能层指向所述p侧功能层，其中mqw有源层包括靠近所述n侧功能层的第一部分、靠近所述p侧功能层的第二部分，以及位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分；

4、所述第一部分中相邻两层膜层之间的最小势垒为a1，所述第二部分中相邻两层膜层之间的最大势垒为a2，所述第三部分中相邻两层膜层之间的最小势垒为a3，所述第三部分中相邻两层膜层之间的最大势垒为a4，a1＞a4，且a3＞a2。

5、优选的，在上述led外延结构中，所述第一部分包括在所述第一方向上依次堆叠设置的m组第一复合膜层，m≥2，且m为正整数；

6、所述第一复合膜层包括在所述第一方向上依次堆叠设置的一层垒层和一层阱层。

7、优选的，在上述led外延结构中，所述第三部分包括在所述第一方向上依次堆叠设置的k组第二复合膜层，k≥2，且k为正整数；

8、所述第二复合膜层包括在所述第一方向上依次堆叠设置的三层垒层，以及位于第二层垒层和第三层垒层之间的一层阱层。

9、优选的，在上述led外延结构中，所述三层垒层的厚度相同。

10、优选的，在上述led外延结构中，所述第二部分包括在所述第一方向上依次堆叠设置的y组第三复合膜层，y≥2，且y为正整数；

11、所述第三复合膜层包括在所述第一方向上依次堆叠设置的五层垒层，以及位于第三层垒层和第四层垒层之间的一层阱层。

12、优选的，在上述led外延结构中，所述五层垒层的厚度相同。

13、优选的，在上述led外延结构中，所述第一部分中相邻两层膜层之间的势垒在所述第一方向上逐渐减小。

14、优选的，在上述led外延结构中，所述第二部分中相邻两层膜层之间的势垒在第二方向上逐渐减小，所述第二方向与所述第一方向相反。

15、本申请还提供了一种led芯片，所述led芯片包括上述任一项所述的led外延结构。

16、本申请还提供了一种显示设备，所述显示设备包括上述任一项所述的led外延结构；

17、或，

18、所述显示设备包括上述所述的led芯片。

19、相较于现有技术，本实用新型实现的有益效果为：

20、本实用新型提供的一种led外延结构包括：在第一方向上堆叠设置的n侧功能层、mqw有源层和p侧功能层，所述第一方向由所述n侧功能层指向所述p侧功能层，其中mqw有源层包括靠近所述n侧功能层的第一部分、靠近所述p侧功能层的第二部分，以及位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分；所述第一部分中相邻两层膜层之间的最小势垒为a1，所述第二部分中相邻两层膜层之间的最大势垒为a2，所述第三部分中相邻两层膜层之间的最小势垒为a3，所述第三部分中相邻两层膜层之间的最大势垒为a4，a1＞a4，且a3＞a2。也就是说该led外延结构中的mqw有源层是三段式阶梯型势垒的mqw结构，其中一方面势垒较大的第一部分可以限制一部分电子往p侧迁移，另一方面势垒较小的第二部分可以促进更多的电子-空穴对往mqw有源层的中间聚焦并发生复合，有效改善电子-空穴对复合位置，有效促进电子-空穴对均匀复合，减小载流子外溢几率，提高内量子效率，可以有效减小常规量子阱垒之间由于势垒大造成的应力，有效提升mqw有源层的长晶质量。

技术特征：

1.一种led外延结构，其特征在于，所述led外延结构包括：

2.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述第一部分包括在所述第一方向上依次堆叠设置的m组第一复合膜层，m≥2，且m为正整数；

3.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，所述第三部分包括在所述第一方向上依次堆叠设置的k组第二复合膜层，k≥2，且k为正整数；

4.根据权利要求3所述的led外延结构，其特征在于，所述三层垒层的厚度相同。

5.根据权利要求3所述的led外延结构，其特征在于，所述第二部分包括在所述第一方向上依次堆叠设置的y组第三复合膜层，y≥2，且y为正整数；

6.根据权利要求5所述的led外延结构，其特征在于，所述五层垒层的厚度相同。

7.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述第一部分中相邻两层膜层之间的势垒在所述第一方向上逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述第二部分中相邻两层膜层之间的势垒在第二方向上逐渐减小，所述第二方向与所述第一方向相反。

9.一种led芯片，其特征在于，所述led芯片包括权利要求1-8任一项所述的led外延结构。

10.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括权利要求1-8任一项所述的led外延结构；

技术总结本技术提供了一种LED外延结构、LED芯片及显示设备，该LED外延结构中的MQW有源层是三段式阶梯型势垒的MQW结构，其中一方面势垒较大的第一部分可以限制一部分电子往P侧迁移，另一方面势垒较小的第二部分可以促进更多的电子‑空穴对往MQW有源层的中间聚焦并发生复合，有效改善电子‑空穴对复合位置，有效促进电子‑空穴对均匀复合，减小载流子外溢几率，提高内量子效率，可以有效减小常规量子阱垒之间由于势垒大造成的应力，有效提升MQW有源层的长晶质量。技术研发人员：乔元鹏,李晓静,曹金如,辛天娇,马英杰,刁子春,张阿芹,陈铭斯受保护的技术使用者：江西乾照半导体科技有限公司技术研发日：20231227技术公布日：2024/7/29