[發明專利]一種紫外LED的外延結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201810779454.1
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109065680A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 黃小輝;王小文;鄭遠志;康建;梁旭東
• 申請（專利權）人: 馬鞍山杰生半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/00;H01L33/24
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 黃溪;劉芳

本發明提供一種紫外LED的外延結構及其制備方法，該外延結構從下至上依次包括：襯底層、緩沖層，非摻雜層，N型摻雜層，多量子阱結構，電子阻擋層以及P型GaN層；其中，所述P型GaN層上具有M個通孔，M≥1且為整數。該外延結構中具有帶有通孔的P型GaN層，因此能夠降低量子阱發出的紫外光在p型層的吸收率，提高紫外光出光幾率，提高紫外LED的發光效率。

技術領域

本發明涉及一種紫外LED的外延結構及其制備方法，屬于發光二極管(Light-Emitting Diode，簡稱LED)技術領域。

背景技術

科技水平的進步引領著生活水平的不斷改善，隨著物質生活和精神生活大幅的提升。人們更加關注生活的質量，例如霧霾、水污染等環境問題。這些既是人們關心的熱點，也是近年來影響品質生活的難點?？諝夂退葦y帶的細菌正在侵蝕我們的健康，為了去除水中和空氣中的有害細菌，各種消毒殺菌裝置孕育而生，如空氣凈化器，水處理器。而這些殺菌裝置的最主要殺菌功能部件為UVC段紫外燈，目前比較熱門的是采用深紫外UVC-LED燈。

紫外LED殺菌的原理是利用LED產生的適當波長紫外線對細菌的脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的分子鍵進行破壞，破壞原有細菌菌落并阻止細菌的復制繁殖，達到殺死細菌的目的。紫外殺菌技術利用高強度深紫外線照射，能夠將各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，目前被廣泛應用于民生、醫療以及生產制造行業。

因深紫外LED的殺菌的優異功能，使得深紫外LED的研究和使用不斷深入和廣泛。目前深紫外LED主要采用AlGaN作為主要生長材料，利用CVD外延生長方法生長出所需要的發光結構。最基本的結構包含AlN緩沖層，

AlGaN非摻層，n型AlGaN層，AlGaN量子阱層，AlGaN電子阻擋層，以及P型GaN層。

雖然，目前紫外深紫外鋁鎵氮AlGaN LED應用廣泛，但是AlGaN LED還存在應用上的一些難題，例如發光效率低。目前15milx15mil的芯片在20mA驅動電流下發光亮度約2mW，發光效率低導致殺菌效率也偏低。

導致深紫外LED發光效率低的原因有很多，但其中一個比較大的原因是p型GaN對AlGaN量子阱層發出的光有非常強的吸收。因為AlGaN材料的禁帶寬度在3.4eV～6.2eV，而UVB和UVC段LED的量子阱的禁帶寬度一般在3.8eV～5eV，要明顯大于GaN的3.4eV的禁帶寬度，所以更高能量的量子阱紫外光沒辦法透過p型GaN層，從而導致發光亮度的大量損失。而p型GaN在提供空穴和電極接觸方面具有不可取代的作用，所以一般地紫外LED采用倒裝結構，使光從藍寶石層輻射出來。不過即便如此，p型GaN對量子阱發出的紫外光的吸收也超過一半。

發明內容

本發明提供一種紫外LED的外延結構及其制備方法，該外延結構中具有帶有通孔的P型GaN層，因此能夠降低量子阱發出的紫外光在p型層的吸收率，提高紫外光出光幾率，提高紫外LED的發光效率。

本發明提供一種紫外LED的外延結構，從下至上依次包括：襯底層、緩沖層，非摻雜層，N型摻雜層，多量子阱結構，電子阻擋層以及P型GaN層；

其中，所述P型GaN層上具有M個通孔，M≥1且為整數。

在本發明的LED外延結構中，由于P型GaN層具有通孔，因此會極大的減弱P型GaN層對量子阱層發出的光的吸收，使量子阱層發出的光能夠大量的輻射出外延結構的表面，從而提高發光效率。

可以想像的是，M個通孔貫穿P型GaN層從而通過通孔能夠看見電子阻擋層。