[發(fā)明專利]具有新型量子壘結(jié)構(gòu)的紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910368799.2
• 申請(qǐng)日: 2019-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110098294B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭悠;李光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市洲明科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 深圳協(xié)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44458
• 代理人: 章小燕

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有新型量子壘結(jié)構(gòu)的紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，所述紫外LED外延片由底向上依次包括：襯底、緩沖層、N型鋁鎵氮層、發(fā)光層、電子阻擋層、P型鋁鎵氮層和P型氮化鎵層，發(fā)光層的每個(gè)量子壘由底向上依次包括Al_xGa_1?xN層、Al_yGa_1?yN層和Al_zGa_1?zN層；所述發(fā)光層中由底向上除第一個(gè)和最后一個(gè)量子壘外，其余所有的量子壘的Al_yGa_1?yN層中鋁分子含量y為固定值,Al_xGa_1?xN層中鋁分子含量x由初始值b逐漸增加到y(tǒng)；Al_zGa_1?zN層中鋁分子含量z由初始值y逐漸減小到b。本發(fā)明提供的外延結(jié)構(gòu)能夠有效的減緩多量子阱內(nèi)的量子限制斯塔克效應(yīng)以及發(fā)光層與電子阻擋層之間的極化效應(yīng)，從而提高電子與空穴的輻射復(fù)合效率和減少了電子泄露，最終提高了紫外LED的內(nèi)量子效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及具有新型量子壘結(jié)構(gòu)的紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

由于紫外LED具有體積小、耗能低、壽命長(zhǎng)、環(huán)保無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，以及其在生物殺菌、紫外固化、軍事通信等廣泛的領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)價(jià)值。因此，其引起了研究者們的重點(diǎn)關(guān)注，并且有望成為傳統(tǒng)的紫外光源汞燈的替代品。

然而，制備出紫外LED需要高鋁組分的AlGaN，特別是制備發(fā)光波長(zhǎng)在200-380nm內(nèi)的深紫LED。就目前技術(shù)而言，制備出高質(zhì)量的高鋁組分的材料還是非常難的。除此之外，由于紫外LED的多量子阱內(nèi)存在量子限制斯塔克效應(yīng)以及極化引起的電子泄露，從而導(dǎo)致紫外LED的內(nèi)量子效率低和發(fā)光效率低等問(wèn)題。

鑒于以上原因，對(duì)于如何減緩紫外LED內(nèi)的量子限制斯塔克效應(yīng)以及極化效應(yīng)來(lái)提高其發(fā)光效率成為一個(gè)急需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有新型量子壘結(jié)構(gòu)的紫外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外延結(jié)構(gòu)存在的內(nèi)量子效率低和發(fā)光效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種具有新型量子壘結(jié)構(gòu)的紫外LED外延結(jié)構(gòu)，所述紫外LED外延片由底向上依次包括：襯底、緩沖層、N型鋁鎵氮層、發(fā)光層、電子阻擋層、P型鋁鎵氮層和P型氮化鎵層，所述發(fā)光層中包括至少3個(gè)周期的量子壘層和量子阱層，所述每個(gè)量子壘由底向上依次包括Al_xGa_1-xN層、Al_yGa_1-yN層和Al_zGa_1-zN層；所述發(fā)光層中由底向上除第一個(gè)和最后一個(gè)量子壘外，其余所有的量子壘的Al_yGa_1-yN層中鋁分子含量y為固定值,Al_xGa_1-xN層中鋁分子含量x由初始值b逐漸增加到y(tǒng)；Al_zGa_1-zN層中鋁分子含量z由初始值y逐漸減小到b。

進(jìn)一步的，所述的N型鋁鎵氮層為Al_aGa_1-aN，其中0a1。

進(jìn)一步的，所述Al_yGa_1-yN層鋁組分y為固定值且0y1。

進(jìn)一步的，所述量子阱層為Al_bGa_1-bN，其中鋁組分b的取值范圍為0≤by。

進(jìn)一步的，所述電子阻擋層為Al_nGa_1-nN,其中鋁組分n的取值范圍為yn1。