[發明專利]一種新型的紫外發光二極管結構

無效

• 申請號: 201310007371.8
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103296156A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 趙志斌;曲軼;張晶
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/14;H01L33/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型的紫外發光二極管結構，特別涉及紫外發光二極管的外延結構設計制作領域。?

背景技術

隨著進入光電子技術的發展，波長在230nm-350nm的紫外LEDs發現許多的應用。典型的應用包括：表面殺菌，水凈化，藥物設備和生物化學，紫外高密度光儲存光源，熒光分析，傳感器。因此投入深紫外LEDs的研究是非常必要。?

因為很難獲得Al材料組分高的導電性好的n型AlGaN底部包層，深紫外LEDs的電流傳播已經成為獲得高效率設備的主要問題之一。在2004年，美國南卡羅來納州大學的Adivirahan等人提出一個新的結構設計叫“micro-pixel”LED。這個設備由一個10×10micro-pixel?LED組成，每個pixel是直徑26μm的圓形臺面。這個器件的總面積是500μm×500μm。因為通過設用這種模型使得在電子與空穴復合之前的電子移動的側面距離明顯地減少，器件的電阻低到9.8Ω，與尺寸相同外延層相同的LEDs相比差別電阻在40和14.4Ω之間。同樣在2004年，美國堪薩斯州立大學Kim等人研究了臺面尺寸和圓形狀深紫外LEDs輸出能量的關系，發現在獲得更高電導n-type和p-type?AlGaN包層沒有更大的提高，圓形形狀深紫外LEDs的最佳直徑約為250μm。上述方法是通過制作micro-pixel組成或簡單地減少臺面尺寸去提高在傳統臺面刻蝕LED結構的n-AlGaN包層的電流傳播，許多小組已經使用在垂直結構可見光LEDs的激光剝離技術在深紫外上。一個垂直結構LED，電流可以更有效地傳播因為電極可以垂直安在LED的兩邊。在2006年，zhou等人第一次報告以AlGaN/AlGaN量子阱的垂直面發射紫外LED，發射波長是280nm和325nm。期間尺寸是700nm×700nm，在700mA連續下，發射波長280nm功率160μw,波長325nm功率3.1mw。除了垂直結構設計，他們還對玻璃后的表面進行粗化過程。粗糙化技術大大增加了280nmLED輸出功率達到0.74mw和325nmLED達到8mw。盡管已經努力研究許多年，深紫外LED與相類似材料的藍光綠光相比效率還是及其低。原因除了n型底部包層導電性差，還有外延層的其它層質量差影響載流子的復合發光效率。最近，Hirayama等人報告10.5mw單芯片LED運行在282nm和峰值外量子效率達到1.2%，這也是目前最高的外量子效率。?

作為一個可選擇的生長方法，MBE對于深紫外LEDs的性能上已經展示了有前途的進展。然而，與MOCVD生長的器件相比MBE的輸出能量還是低。這一部原因是使用MBE外延生長的速率慢，不能生長很厚的AlN緩沖層。然而，氫化物氣相外延方法的使用，現在許多設備都可以生長AlN緩沖層和獨立的AlN襯底。MBE作為獨立地生長LED外延層設備現在在實際的可選擇方法找到了位置，也使本思想的實際生長有可選擇的設備。?

發明內容

本發明是一種新型的紫外發光二極管結構設計。在該發明中，我們生長一層AlN緩沖層它可以有效地減少晶格失配，N型層生長中調節其厚度和參雜濃度的參數，不僅能提供足夠的載流子還能充分地允許電流通過，p型電子阻擋層生長中調節找到最佳的Al組分含量使其能有效地阻擋電子從活躍區泄漏到P型層中，最后p型層生長使用AlGaN/GaN超晶格可以緩解內部的擠壓減少缺陷。以上這幾方面提高外延片的質量，使注入的載流子有效地復合，電阻也明顯地減少。?

附圖說明

圖1：紫外發光二極管外的結構圖。其中各數字代表的含義：1、?AlN緩沖層?2、?AlGaN?n型層?3、?AlGaN/AlGaN活躍區?4、p型電子阻擋層AlGaN?5、?p型層AlGaN/GaN?6、?p型接觸GaN?7、?n型電極Ti/Al?8、?p型電極Ni/Au?

具體實施方式

?1、?AlN緩沖層

在c面藍寶石上生長600nm厚摻雜2×10¹⁸cm^-3Si的AlN。

?2、?n型層Al_0.4Ga_0.6N

緊接是130nm厚摻雜2×10¹⁸cm^-3Si的Al_0.4Ga_0.6N。