[發明專利]一種深紫外LED外延結構及其制備方法和深紫外LED

有效

• 申請號: 201910387848.7
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110112273B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 徐孝靈;黃小輝;王小文;康健;鄭遠志;陳向東
• 申請（專利權）人: 馬鞍山杰生半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉會景;劉芳

本發明提供一種深紫外LED外延結構及其制備方法和深紫外LED。該深紫外LED外延結構，包括襯底以及自襯底向上依次層疊設置的緩沖層、N型AlGaN層、多量子阱結構、電子阻擋層、P型AlGaN層和P型GaN層；P型AlGaN層包括第一、第二和第三子層；第一子層為P型Al_xGa_1?xN層；第二子層包括交替層疊設置的非摻雜Al_yGa_1?yN層與摻雜Al_yGa_1?yN層，交替次數≥1；第三子層為P型Al_zGa_1?zN層，1＞x＞y＞z＞0。本發明提供的深紫外LED外延結構，通過改變P型AlGaN層的結構，提高了紫外LED的發光效率和內量子效率，從而改善了紫外LED的性能。

技術領域

本發明涉及半導體光電子技術領域，具體涉及一種深紫外LED外延結構及其制備方法和深紫外LED。

背景技術

深紫外LED作為一種新型的紫外光源，具有能耗低、體積小、集成性好、壽命長、環保無毒等優點，在殺菌、印刷、通訊、探測、紫外固化等領域具有廣泛的應用前景，是當前III-族氮化物半導體最有發展潛力的領域和產業之一

雖然深紫外LED市場潛力和應用前景十分巨大，但是由于其發光效率較低，嚴重制約了其商業化的發展。鑒于此，如何提供一種深紫外LED外延結構，使深紫外LED的發光效率得以提升，仍舊是目前有待解決的技術問題。

發明內容

針對上述缺陷，本發明提供一種深紫外LED外延結構，能夠用于提高深紫外LED的發光效率。

本發明提供一種深紫外LED外延結構的制備方法，能夠制得上述深紫外LED外延結構。

本發明提供一種深紫外LED，包括前述深紫外LED外延結構，該深紫外LED具有較高的發光效率。

為實現上述目的，本發明提供一種深紫外LED外延結構，包括襯底以及自襯底向上依次層疊設置的緩沖層、N型AlGaN層、多量子阱結構、電子阻擋層、P型AlGaN層和P型GaN層；

其中，自襯底向上，P型AlGaN層包括依次層疊設置的第一子層、第二子層和第三子層：

第一子層為P型Al_xGa_1-xN層；

第二子層包括交替層疊設置的非摻雜Al_yGa_1-yN層與摻雜Al_yGa_1-yN層，交替次數≥1；

第三子層為P型Al_zGa_1-zN層，1＞x＞y＞z＞0。

本發明提供的深紫外LED外延結構中，在電子阻擋層和P型GaN之間設置P型AlGaN層，該P型AlGaN層包括三種不同的P-AlGaN子層，且自襯底向上的方向，三個子層中的Al組分含量依次遞減，且第二個P-AlGaN子層按照非摻雜-摻雜交替的方式生長，從整體上屬于極化摻雜方式，從而能夠獲得更高的空穴濃度，提高空穴注入率，則有更多的空穴被注入到有源區的量子阱中，提高有源區與空穴輻射復合的概率，從而提高深紫外LED的內量子效率以及發射功率。

另一方面，通常電子阻擋層中的Al含量要不低于P型AlGaN層中的Al含量，特別是對于單層電子阻擋層來說，不然可能會導致漏電。而P型AlGaN層采用上述三個子層的結構，還能夠減弱電子阻擋層與P型AlGaN層之間的極化作用，使電子阻擋層的有效勢壘高度增加，從而對有源區里的電子泄露也起到了抑制作用，使電子和空穴的復合機率增大，因而進一步提高了深紫外LED的發光效率。