一种第三代半导体发光元件的制作方法

本发明属于半导体，具体涉及一种第三代半导体发光元件。

背景技术：

1、半导体元件特别是半导体发光元件具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过10万小时的长寿命、尺寸小、应用场景多、可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成为普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏、户外显示屏、mi n i-led、mi cro-led、手机电视背光、背光照明、路灯、汽车大灯、车日行灯、车内氛围灯、手电筒等应用领域。

2、传统氮化物半导体使用蓝宝石衬底生长，晶格失配和热失配大，导致较高的缺陷密度和极化效应，高缺陷密度会导致非辐射复合中心的形成，使得载流子无法通过发光的方式释放能量，从而降低发光效率。极化效应也会降低载流子的复合效率，进一步影响发光效率，缺陷会引起材料的电学和光学性质的劣化，从而影响器件的稳定性和长期可靠性。极化效应也会导致内建电场的存在，对载流子的输运和复合产生不利影响，降低半导体发光元件的发光效率；

3、同时，传统氮化物半导体的空穴离化效率远低于电子离化效率，导致空穴浓度低于电子浓度1个数量级以上，过量的电子会从多量子阱溢出至第二导电型半导体产生非辐射复合，空穴离化效率低会导致第二导电型半导体的空穴难以有效注入多量子阱中，空穴注入多量子阱的效率低，导致多量子阱的发光效率低；

4、氮化物半导体结构具有非中心对称性，沿c轴方向会产生较强的自发极化，叠加晶格失配的压电极化效应，形成本征极化场；该本征极化场沿(001)方向，使多量子阱层产生较强的量子限制stark效应，引起能带倾斜和电子空穴波函数空间分离，降低电子空穴的辐射复合效率；半导体发光元件的折射率、介电常数等参数大于空气，当光从这些材料界面射出时，会产生全反射现象，从而导致大部分光被困在器件内部，光提取效率(l ightextract i oneff i c i ency,lee)偏低。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的第三代半导体发光元件。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种第三代半导体发光元件，从下至上依次包括衬底、n型半导体，有源层和p型半导体，所述有源层包括第一有源层和第二有源层，所述n型半导体与有源层之间具有闸流体调制层，所述闸流体调制层包括第一闸流体调制层和第二闸流体调制层。

4、进一步地，所述第一闸流体调制层的空穴迁移率分布具有函数y＝x-a第一象限曲线分布，其中，a为大于1的奇数；所述第一闸流体调制层的轻空穴有效质量分布、共价键能分布、纵向声速分布均具有函数y＝l nx/x曲线分布；

5、其中，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率分布具有函数y＝as i n(bx+c)曲线分布；所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量分布具有函数y＝dcos(ex+f)曲线分布；所述第二闸流体调制层的共价键能分布具有函数y＝gcos(hx+i)曲线分布；所述第二闸流体调制层的纵向声速分布具有函数y＝jcos(kx+l)曲线分布；其中，j≤g≤d≤a。

6、进一步地，所述第一闸流体调制层的空穴迁移率的谷值位置往量子阱方向的上升角度为α，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率的峰值位置往n型半导体方向的下降角度为β，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率的峰值位置往量子阱方向的下降角度为γ，其中，20°≤α≤γ≤β≤90°，其中，角度为曲线的切线倾斜角。

7、进一步地，所述第一闸流体调制层的轻空穴有效质量的峰值位置往量子阱方向的下降角度为θ，所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量的谷值位置往n型半导体方向的上升角度为δ，所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量的谷值位置往量子阱方向的上升角度为σ，其中：15°≤θ≤σ≤δ≤90°，其中，角度为曲线的切线倾斜角。

8、进一步地，所述第一闸流体调制层的共价键能的峰值位置往量子阱方向的下降角度为φ，所述第二闸流体调制层的共价键能的谷值位置往n型半导体方向的上升角度为ψ，所述第二闸流体调制层的共价键能的谷值位置往量子阱方向的上升角度为μ，其中：10°≤φ≤μ≤ψ≤90°，其中，角度为曲线的切线倾斜角。

9、进一步地，所述第一闸流体调制层的纵向声速的峰值位置往量子阱方向的下降角度为υ，所述第二闸流体调制层的纵向声速的谷值位置往n型半导体方向的上升角度为ρ，所述第二闸流体调制层的纵向声速的谷值位置往量子阱方向的上升角度为ω，其中：5°≤υ≤ω≤ρ≤90°，其中，角度为曲线的切线倾斜角。

10、进一步地，所述第一闸流体调制层的空穴迁移率的谷值位置往量子阱方向的上升角度，所述第一闸流体调制层的轻空穴有效质量、共价键能、纵向声速的峰值位置往量子阱方向的下降角度具有如下关系：5°≤υ≤φ≤θ≤α≤90°；

11、其中，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率的峰值位置往n型半导体方向的下降角度，所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量、共价键能、纵向声速的谷值位置往n型半导体方向的上升角度具有如下关系：5°≤ρ≤ψ≤δ≤β≤90°；

12、其中，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率的峰值位置往量子阱方向的下降角度，所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量、共价键能、纵向声速的谷值位置往量子阱方向的上升角度具有如下关系：5°≤ω≤μ≤σ≤γ≤90°。

13、进一步地，所述第一闸流体调制层的空穴迁移率的谷值位置往量子阱方向的上升角度，所述第一闸流体调制层的轻空穴有效质量、共价键能、纵向声速的峰值位置往量子阱方向的下降角度，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率的峰值位置往n型半导体方向的下降角度，所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量、共价键能、纵向声速的谷值位置往n型半导体方向的上升角度，所述第二闸流体调制层的空穴迁移率的峰值位置往量子阱方向的下降角度，所述第二闸流体调制层的轻空穴有效质量、共价键能、纵向声速的谷值位置往量子阱方向的上升角度具有如下关系：5°≤υ≤φ≤θ≤α≤ω≤μ≤σ≤γ≤ρ≤ψ≤δ≤β≤90°。

14、进一步地，所述闸流体调制层为gan、i ngan、i nn、a l i nn、a l gan、a l ingan、al n、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、al ga i np、i ngaas、i ngaasn、al inas、a l i np、al gap、i ngap、gasb、i nsb、i nas、i nassb、al gasb、al sb、i ngasb、algaassb、i ngaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合。

15、进一步地，所述有源层为阱层和垒层组成的量子阱结构，所述量子阱的阱层为gan、i ngan、i nn、al i nn、al gan、al i ngan、a l n、gaas、gap、i np、al gaas、al ingaas、al gai np、i ngaas、i ngaasn、al i nas、al i np、al gap、i ngap、gasb、i nsb、inas、i nassb、a l gasb、al sb、i ngasb、al gaassb、i ngaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，阱层厚度为5～200埃米；所述量子阱的垒层为gan、i ngan、i nn、al inn、al gan、al i ngan、al n、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、al gai np、i ngaas、ingaasn、a l i nas、al i np、al gap、i ngap、gasb、i nsb、i nas、i nassb、al gasb、alsb、i ngasb、al gaassb、i ngaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，垒层厚度为10～400埃米；

16、其中，所述n型半导体、p型半导体均包括gan、i ngan、i nn、al i nn、al gan、al ingan、al n、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、al gai np、i ngaas、i ngaasn、a l inas、al i np、al gap、i ngap、gasb、i nsb、i nas、i nassb、al gasb、al sb、i ngasb、algaassb、i ngaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合；所述n型半导体的厚度为5～60000埃米；所述p型半导体的厚度为10～9000埃米；

17、其中，所述衬底包括蓝宝石、金刚石、硅、ge、sic、al n、gan、gaas、i np、i nas、gasb、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/sio2/sinx复合衬底、蓝宝石/si nx/sio2复合衬底、蓝宝石/a l n复合衬底、蓝宝石/si nx复合衬底、镁铝尖晶石mga l2o4、mgo、zno、zrb2、lia lo2和li gao2复合衬底的任意一种。

18、本发明的有益效果在于：本发明在n型半导体与有源层之间设置闸流体调制层，通过调控第一闸流体抑制层与第二闸流体抑制层界面以及第二闸流体抑制层与有源层界面的空穴迁移率、轻空穴有效质量的分布和变化角度，抑制pn相互交错产生结间电容，同时，控制界面的共价键能和纵向声速的分布和变化角度，抑制深能级缺陷中心，解决半导体发光元件使用过程中产生点亮不一致问题，并且，光提取效率，提高半导体发光元件的发光效率。