[發明專利]一種AlGaN基紫外LED外延片及其制備方法

有效

• 申請號: 201810420100.8
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108682722B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李述體;李光;王林媛
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開了一種AlGaN基紫外LED外延片及其制備方法。所述AlGaN基紫外LED外延片由底向上依次包括：襯底、緩沖層、N型鋁鎵氮層、多量子阱層、電子阻擋層、P型鋁鎵氮層和P型氮化鎵層；電子阻擋層由底向上依次包括第一層、第二層和第三層；第一層和第三層均為Al_xGa_1?xN層，其中第一鋁組分含量x是固定的；第二層為Al_yGa_1?yN層，其中第二鋁組分含量y是逐漸變化的，y的初始值為x，且y由x逐漸降低；第一層的厚度均小于第二層的厚度和第三層的厚度。本發明通過設置包括三個不同厚度、不同Al組分的鋁鎵氮層作為電子阻擋層，提高了紫外LED的發光功率和內量子效率，從而改善了紫外LED的性能。

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，特別是涉及一種AlGaN基紫外LED外延片及其制備方法。

背景技術

隨著發光二極管(Light Emitting Diode，LED)科技的不斷發展，紫外發光二極管在商業領域中越來越重要，其具有重大的應用價值。并且，與傳統的紫外光源汞燈相比，紫外LED具有超長壽命、無熱輻射、能量高、照射均勻、效率高、體積小和不含有毒物質等優勢，這就使紫外LED最有可能取代傳統的紫外光光源。因此，紫外LED越來越受研究者們的關注。

當前制備紫外LED外延片主要采用III族氮化物AlGaN(鋁鎵氮)材料，其禁帶寬度適合制備出自紫外波段器件，并且可以隨著Al組分的變化而得到不同禁帶寬度的AlGaN材料，因此，通常采用改變Al組分的大小來制備出發射波長在200-400nm內變化的紫外LED。但是目前使用AlGaN材料制備高質量的紫外LED仍然比較困難。

目前采用AlGaN材料制備紫外LED，存在如下缺陷：1)高Al組分III族氮化物材料的高缺陷密度導致嚴重的非輻射復合；2)強大的極化場引起能帶彎曲致使量子阱內大部分電子的泄露。這就使得紫外LED面臨效率下降效應這一重大挑戰，即當紫外LED注入電流比較小時，LED的效率慢慢增加；當繼續增加注入電流時，LED效率隨著注入電流的增加而減小。因此，目前AlGaN基紫外LED的發光功率和內量子效率都相對較低。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高紫外LED的發光功率和內量子效率的AlGaN基紫外LED外延片及其制備方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種AlGaN基紫外LED外延片，所述AlGaN基紫外LED外延片由底向上依次包括：襯底、緩沖層、N型鋁鎵氮層、多量子阱層、電子阻擋層、P型鋁鎵氮層和P型氮化鎵層；

所述電子阻擋層由底向上依次包括第一層、第二層和第三層；所述第一層和所述第三層均為Al_xGa_1-xN層，其中第一鋁組分含量x是固定的；所述第二層為Al_yGa_1-yN層，其中第二鋁組分含量y是逐漸變化的，y的初始值為x，且y由x逐漸降低；所述第一層的厚度均小于所述第二層的厚度和所述第三層的厚度。

可選的，所述第二鋁組分含量y由x逐漸降低到0.05。

可選的，所述電子阻擋層的厚度為15-45nm。

可選的，所述第一層的厚度為2-5nm；所述第二層的厚度為10-20nm；所述第三層的厚度為10-20nm。

可選的，所述第一鋁組分含量x的取值范圍為0.2x0.8。

可選的，所述電子阻擋層中摻雜有鎂元素。

可選的，所述電子阻擋層中鎂元素的摻雜濃度為1×10¹⁷-5×10¹⁷cm^-3。