[發(fā)明專利]一種AlGaN基紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811401600.3
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109524523B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李光;趙平林;廖加成;白耀平;李述體
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市洲明科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 深圳協(xié)成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 44458
• 代理人: 章小燕;周婧

本發(fā)明公開了一種AlGaN基紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于半導體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，包括由底向上設(shè)置的襯底、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；所述的電子阻擋層是由n個Al_xGa_1?xN/Al_yGa_1?yN/Al_zGa_1?zN層和n?1個間隔層Al_mGa_1?mN構(gòu)成，其中x、z值均為線性變化值，y、m為固定值，且0<y≤0.8，m≤y，n≥1。本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)可以有效減緩能帶彎曲，減小電子泄露和提高空穴有效注入，從而提高紫外LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種AlGaN基紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著GaN基發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)制備技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，紫外發(fā)光二極管在諸多領(lǐng)域中具有重大的應用價值，例如空氣和水的凈化、生物醫(yī)療、紫外通信等。并且紫外LED具有壽命長、能量高、照射均勻、效率高、體積小和不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點。因此，研究者們逐漸將研究重點轉(zhuǎn)移到紫外LED上。

III族氮化物AlGaN材料是當前制備紫外LED外延片的主要材料，其禁帶寬度適合制備發(fā)出紫外波段光電器件，并且可以隨著Al組分的變化而得到不同禁帶寬度的AlGaN合金材料。因此，通常采用改變Al組分的大小來制備出發(fā)射波長在200-400nm內(nèi)變化的紫外LED。

然而，制備紫外LED外延片的量子壘和電子阻擋層需要高Al組分的AlGaN材料，而就目前技術(shù)而言制備出的高Al組分的AlGaN材料中存在高缺陷密度，從而導致紫外LED的發(fā)光層中存在嚴重的非輻射復合；此外，由于III族氮化物AlGaN材料中存在較強的自發(fā)極化和壓電極化，導致發(fā)光層內(nèi)的電子和空穴的分離以及能帶彎曲，從而引起電子泄露、空穴注入效率低等問題，最終導致紫外LED的內(nèi)量子效率和發(fā)光功率都相對較低。這些因素導致紫外LED在各個領(lǐng)域中難以實現(xiàn)真正的應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種AlGaN基紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)中紫外LED中電子阻擋層與多量子阱層之間存在的極化效應導致能帶彎曲，從而引起電子泄露、空穴注入效率低的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種AlGaN基紫外LED外延結(jié)構(gòu)，包括由底向上設(shè)置的襯底、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；

所述的電子阻擋層是由n個Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN/Al_zGa_1-zN層和n-1個間隔層Al_mGa_1-mN構(gòu)成，其中x、z值均為線性變化值，y、m為固定值，且0<y≤0.8，m≤y，n≥1。

進一步的，所述多量子阱層包括量子壘層和量子阱層；所述量子壘層為Al_aGa_1-aN，其中鋁組分含量a的取值范圍為0<a<y；所述量子阱層為Al_bGa_1-bN，其中鋁組分含量b的取值范圍為0≤b<a。