[實用新型]一種發光波長短于365nm的氮化鎵系發光二極管結構

有效

• 申請號: 201820983048.2
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN208352330U
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 武良文
• 申請（專利權）人: 江西兆馳半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44;H01L33/00;H01L33/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種發光波長短于365nm的氮化鎵系發光二極管結構，從襯底向上依序包括緩沖層、n型歐姆接觸層、有源層、p型勢壘層、p型歐姆接觸層，以及利用芯片制程方法制作一種至少穿過p型歐姆接觸層的窗口層；其中：所述緩沖層、n型歐姆接觸層、p型勢壘層均由帶隙寬度不小于二極管發光光子能量的氮化鎵系材料所構成，所述窗口層在外延層表面開口的最大間距范圍在1至30um。本實用新型的優點在于：采用在發光二極管上移除部份結構制做窗口層的方式，可減少光被p型歐姆接觸層吸收的概率，提升紫外光LED光取出效率,同時，在窗口層上制作導光結構或反射結構,可強化LED光從正向或襯底方向出來的概率。

技術領域

本實用新型涉及發光二極管技術領域，尤其涉及一種發光波長短于365nm的氮化鎵系發光二極管結構。

背景技術

III族氮化物近年來產業發展逐漸轉向紫外發光器件發展，紫外光LED目前已有商業應用，如空氣和水的凈化、紫外醫療、防偽鑒定、計算機數據存儲、顯示器、照明等等，皆有廣闊的應用。紫外波段可分為：320-400nm長波紫外(UVA)、280-320nm中波紫外(UVC)、200-280nm短波紫外(UVC)。其中短波紫外波段200-280nm(UV-C)波段在大氣中是非常微量的，UVC波段可直接破壞細菌和病毒里的脫氧和核醣核酸(DNA)和核醣核酸 (RNA)鍵結，殺菌時間最少且效率最高。

現階段GaN系紫外光LED發光效率和GaN系藍光LED相比一直有偏低的問題,以波長280nm深紫外光LED為例,其內部量子效率已經可達60％以上，但外部量子效率卻只有約3％，主要原因為光取出效率太差(只有約5％左右),這和目前常見的GaN系藍光LED 的發光效率(外部量子效率約50％)相比,有很大的提升空間。

使用氮化鎵系材料制作波長短于365nm的紫外光LED時,因為材料吸光問題,LED的主結構需使用氮化鋁鎵制作,但p型氮化鋁鎵比p型氮化鎵更難制作,使得現行氮化鎵系材料制作波長短于365nm紫外光LED的p型結構時,仍使用會吸收短于365nm紫外光的氮化鎵。

氮化鎵的帶系寬度為3.4eV,可知波長短于365nm的光即有機會被氮化鎵所吸收,現今氮化鎵系材料主要成長藍光LED(波長主要分布在450nm～460nm),對氮化鎵而言LED發出來的光不會被吸收,但使用氮化鎵系材料成長波長短于365nm的紫外光LED時,外延結構即需使用帶隙較大的氮化鋁鎵材料以避免吸收。

當今波長短于365nm的紫外光LED由于其殺菌應用而被廣泛的發展,其p型接觸層一般是采用p型氮化鎵而非p型氮化鋁鎵,主要原因是在p型氮化鋁鎵的接觸層上很難制作歐姆接觸電極,然而如上所述氮化鎵材料又會吸收波長短于365nm的光,造成較低的光取出效率和外部量子效率。

實用新型內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種發光波長短于365nm的氮化鎵系發光二極管結構，減少短于365nm紫外光被p型氮化鎵層吸收的問題,提高發光波長短于365nm紫外光LED的光取出效率。

(二)技術方案

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種發光波長短于365nm的氮化鎵系發光二極管結構，從襯底向上依序包括緩沖層、n型歐姆接觸層、有源層、p型勢壘層、p型歐姆接觸層，以及利用芯片制程方法制作一種至少穿過P型歐姆接觸層的窗口層；其中：所述緩沖層、n型歐姆接觸層、p型勢壘層均由帶隙寬度不小于二極管發光光子能量的氮化鎵系材料所構成，所述窗口層在外延層表面開口的間距范圍在1至30um，所述窗口層的縱截面為方形、倒三角形、倒梯形中的一種或幾種的組合，所述襯底為藍寶石襯底。

一種發光波長短于365nm的氮化鎵系發光二極管結構，其中：所述窗口層的數量在一個或一個以上。