[發明專利]優化紫外LED發光層的外延結構及其生長方法有效
| 申請號： | 201710705340.8 | 申請日： | 2017-08-17 |
| 公開（公告）號： | CN107316926B | 公開（公告）日： | 2019-03-29 |
| 發明（設計）人： | 郭麗彬;周長健;程斌;吳禮清 | 申請（專利權）人： | 合肥彩虹藍光科技有限公司 |
| 主分類號： | H01L33/06 | 分類號： | H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00 |
| 代理公司： | 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219 | 代理人： | 王華英 |
| 地址： | 230011 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 優化 紫外 led 發光 外延 結構 及其 生長 方法 | ||
1.一種優化紫外LED發光層的外延結構，其特征在于，所述外延結構從下向上依次包括：藍寶石襯底；
位于所述藍寶石襯底上的高溫UGaN層；
位于所述高溫UGaN層上的N型GaN層；
位于所述N型GaN層上的多量子阱結構MQW；
位于所述多量子阱結構MQW上的有源區多量子阱發光層；
位于所述有源區多量子阱發光層上的P型GaN層；
所述有源區多量子阱發光層由3-30個周期的InxGa1-xN/AlGaN多量子阱組成，所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱還包括其阱層后的覆蓋層，所述覆蓋層中摻雜的Al組分漸變生長，所述Al組分的通入先斜坡式漸變升高，再勻速，最后斜坡式漸變減少，且兩次斜坡式漸變過程的時間和速率相同，所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱中覆蓋層Al組分的量是多量子壘中Al組分的1％-60％。
2.根據權利要求1所述的優化紫外LED發光層的外延結構，其特征在于，所述多量子阱結構MQW由1-20層InxGa1-xN/GaN多量子阱組成，每層所述InxGa1-xN/GaN多量子阱的厚度在1.5-6.5nm之間，壘的厚度在10-35nm之間。
3.根據權利要求1所述的優化紫外LED發光層的外延結構，其特征在于，所述N型GaN層的厚度在1.5-5.5um之間，所述高溫UGaN層的厚度在0.2-2.5um之間；所述p型GaN層的厚度在20-100nm之間。
4.一種優化紫外LED發光層的外延結構的生長方法，其特征在于，所述外延結構的生長方法包括以下步驟：
步驟一，提供一藍寶石襯底；
步驟二，在所述藍寶石襯底上，將溫度調節至1000-1200℃之間，通入TMGa，生長高溫UGaN層；
步驟三，將溫度控制在1000-1200℃之間，生長一層摻雜濃度穩定的N型GaN層；
步驟四，將溫度調節至600-1200℃之間，生長多量子阱結構MQW；
步驟五，將溫度調節至720-920℃之間，生長有源區多量子阱發光層，壓力控制在100-600Torr之間，Ⅴ/Ⅲ摩爾比控制在300-8000之間，所述有源區多量子阱發光層由3-30個周期的InxGa1-xN/AlGaN多量子阱組成，所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱中的覆蓋層通入三甲基鋁，其中，Al的組分以漸變方式通入，先斜坡式漸變升高通入，再勻速通入，最后斜坡式漸變減少通入，且兩次斜坡式漸變過程的時間和速率相同；所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱中覆蓋層AL組分的量是多量子壘中AL組分的1％-60％；
步驟六，將溫度調節至620-1200℃之間，生長p型GaN層；
步驟七，將反應室的溫度降至450-800℃之間，采用高純氮氣氛圍進行退火處理2～20min，然后降至室溫，即得LED外延結構。
5.根據權利要求4所述的優化紫外LED發光層的外延結構的生長方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述高溫UGaN層的生長厚度控制在0.2-2.5um間，生長壓力控制在100-500Torr之間，Ⅴ/Ⅲ摩爾比控制在300-2500之間。
6.根據權利要求4所述的優化紫外LED發光層的外延結構的生長方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述N型GaN層的生長厚度控制在1.5-5.5um，生長壓力控制在100-600Torr之間，Ⅴ/Ⅲ摩爾比控制在50-2000之間。
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