[發(fā)明專利]基于ScAlN/AlGaN超晶格p型層的高效發(fā)光二極管及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810801746.0
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108899403B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許晟瑞;范曉萌;王學(xué)煒;郝躍;張進成;李培咸;馬曉華;畢臻;周小偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于ScAlN/AlGaN超晶格p型層的高效發(fā)光二極管，自下而上包括：c面藍寶石襯底層(1)、高溫AlN成核層(2)、n型GaN層(3)、In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱層(4)、Al_zGa_1-zN電子阻擋層(5)、p型層(6)和電極(7)，其特征在于：p型層(6)采用ScAlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)，以增大p型層中摻雜的Mg的離化率，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于：所述的p型層(6)所采用的ScAlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)，其周期數(shù)為10-30，即ScAlN層和AlGaN層交替生長，每個ScAlN層和它上面的AlGaN層組合起來為一個周期，且每個ScAlN層的厚度為3-8nm，每個AlGaN層的厚度為1-5nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于：

所述高溫AlN成核層(2)的厚度為20-50nm；

所述n型GaN層(3)的厚度為2000-3500nm；

所述Al_zGa_1-zN電子阻擋層(5)的厚度為30nm，z的調(diào)整范圍為0.5-1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于：所述的In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱(4)，其周期數(shù)為5，每個周期的單層Al_xGa_1-xN阱層和Al_yGa_1-yN壘層的厚度分別為10-30nm和40-60nm，Al含量x和y的調(diào)整范圍分別為0.02-0.8和0.1-0.95。

5.基于ScAlN/AlGaN超晶格p型層的高效發(fā)光二極管制備方法，包括如下步驟：

1)對襯底進行加熱和高溫氮化的預(yù)處理：

2)在氮化后的襯底上采用MOCVD工藝生長厚度為20-50nm的高溫AlN成核層；

3)在AlN成核層上采用MOCVD工藝生長厚度為2000-3500nm的n型GaN層；

4)在n型GaN層上采用MOCVD工藝生長五個周期的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱，每個周期的單層Al_xGa_1-xN阱層和Al_yGa_1-yN壘層的厚度分別為10-30nm和40-60nm，Al含量x和y的調(diào)整范圍分別為0.02-0.8和0.1-0.95；

5)在n型GaN層上采用MOCVD工藝生長厚度為30nm的Al_zGa_1-zN電子阻擋層,z的調(diào)整范圍為0.5-1；

6)在Al_zGa_1-zN電子阻擋層上采用MOCVD工藝生長Sc_xAl_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格p型層，其中Sc含量x的調(diào)整范圍分別為0.1-0.4，y的調(diào)整范圍為0-1，Sc_xAl_1-xN層的厚度為3-8nm，Al_xGa_1-xN層的厚度為1-5nm，超晶格的周期數(shù)為10-30；

7)在生長完p型層后進行5-12min退火，再采用濺射金屬的方法分別在n型GaN層上沉積n型電極，在p型層沉積p型電極，完成對發(fā)光二極管的制作。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2)中采用的MOCVD工藝，是對反應(yīng)室設(shè)置如下條件參數(shù)：

反應(yīng)室溫度為950-1300℃，

保持反應(yīng)室壓力為20-400Torr，

向反應(yīng)室中同時通入流量為3000-4000sccm的氨氣和流量為20-40sccm的鋁源。