[實用新型]一種紫外發光二極管芯片的外延結構

有效

• 申請號: 201821088833.8
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN208637450U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 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: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/00;H01L33/32
• 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紫外發光二極管芯片的外延結構，包括襯底以及位于襯底上的AlN緩沖層、非摻雜AlN層、超晶格層、發光層、電子阻擋層、空穴導電層；其中：所述超晶格層為nAl_xGa_1?xN層和Al_yGa_1?yN層周期性交替堆疊形成。本實用新型的優點在于：通過采用nAl_xGa_1?xN/Al_yGa_1?yN超晶格層代替傳統的單層nAlGaN層，從而將電子導電的傳輸通道橫向分割成為高電導率的nAl_xGa_1?xN層和低電導率的Al_yGa_1?yN層，并在nAl_xGa_1?xN層中創造高電子密度的二維電子氣（使nAl_xGa_1?xN層的帶隙寬度小于Al_yGa_1?yN層）。

技術領域

本實用新型涉及發光二極管芯片技術領域，尤其涉及一種紫外發光二極管芯片的外延結構。

背景技術

III-V族化合物半導體材料由于其優良的光電性能特性，從而被廣泛應用于諸多半導體器件中。其中氮化鎵及其化合物半導體（例如氮化鋁鎵、氮化銦鎵化合物）已經被廣泛應用于發光二極管領域，通過改變氮化鎵中鋁組分和銦組分的含量，可以實現發光二極管從綠光到紫外光波段的覆蓋。目前氮化鎵基藍光和綠光LED已經占據了手機和電視顯示屏、室內外普通照明、大型舞臺景觀屏幕等照明應用的壟斷地位。

近年來隨著紫外光在空氣和水凈化，醫療消毒等應用領域的快速發展，導致紫外光的市場需求穩步增加。與傳統的紫外高壓汞燈相比，紫外LED具有尺寸可控、可靠性和壽命長、環境友好、低壓驅動等諸多優點，從而推動氮化鎵基紫外光LED成為下一個研究熱點。但是截至目前氮化鎵基紫外光LED（特別是深紫外光）的外量子效率仍然非常低（與傳統的藍光LED的外量子效率約50%相比，深紫外光LED的外量子效率目前僅能達到約5%的水準），因此要提高紫外光LED的發光光效還有諸多困難需要克服，例如改善n型和p型半導體的導電能力，提高光提取效率，制作高晶體質量的氮化鋁薄膜以提高內量子效率等。

氮化鎵基LED的紫外發光是依靠增加AlGaN化合物中的鋁組分含量來實現的。（例如要能夠實現紫外消毒的280nm發光波長，氮化鋁鎵量子阱的鋁組分約為40%左右，且對應的n型AlGaN和p型AlGaN材料中的鋁組分需要高于50%）。隨著AlGaN中的Al組分濃度增加，相應的n型AlGaN和p型AlGaN材料的導電能力急劇降低，從而造成紫外LED正向工作電壓的增加、電流擴散的困難、發光效率的降低。

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紫外發光二極管芯片的外延結構，解決了現有技術中紫外發光二極管芯片存在正向工作電壓增加、電流擴散困難、發光效率降低的問題。

（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：一種紫外發光二極管芯片的外延結構，包括襯底以及位于襯底上的AlN緩沖層、非摻雜AlN層、超晶格層、發光層、電子阻擋層、空穴導電層；其中：所述超晶格層為nAl_xGa_1-xN層和Al_yGa_1-yN層周期性交替堆疊形成。

一種紫外發光二極管芯片的外延結構，其中：所述超晶格層的厚度介于1000-3000nm之間，周期數介于50-150之間。

一種紫外發光二極管芯片的外延結構，其中：所述nAl_xGa_1-xN層與所述Al_yGa_1-yN層的厚度之比介于1 ：1 ～ 4 ：1之間。