[實用新型]一種紫外發光二極管外延結構

有效

• 申請號: 201921032380.1
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN210156413U
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 農明濤;莊家銘;賀衛群;郭嘉杰;仇美懿
• 申請（專利權）人: 佛山市國星半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/04;H01L33/06;H01L33/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 胡楓;李素蘭

本實用新型公開了一種紫外發光二極管外延結構，包括依次設于襯底上的AlN層、過渡層、N型AlGaN(0.01＜z＜0.99)層、有源層、阻擋層和P型AlGaN層，所述過渡層由若干個周期的AlN/AlGaN(0.01＜u＜0.99)超晶格結構組成。本實用新型通過在AlN層和N型AlGaN層之間形成一層過渡層，以將晶格失配產生的應力在過渡層逐步釋放，從而避免AlN層發生龜裂問題，AlN層的質量得到提升，位錯和缺陷會大幅減少，從而提升外延結構的晶體質量，進而改善發光效率。

技術領域

本實用新型涉及發光二極管技術領域，尤其涉及一種紫外發光二極管外延結構。

背景技術

AlGaN半導體材料具有很寬的直接帶隙，禁帶寬度從3.4～6.2eV連續可調，使其光響應波段覆蓋從近紫外(UVA)到深紫外(UVC)。相比于傳統紫外光源，如汞燈和氙燈，紫外LED具有無汞污染、波長可控、體積小、耗電低、壽命長等優點，在高顯色指數白光照明、防偽識別、紫外聚合物固化、殺菌消毒、醫療衛生、水與空氣凈化、高密度光學數據存貯等領域都有著廣闊的應用前景和巨大的市場需求。

相較于成熟的GaN基藍光外延結構，紫外發光二極管外延結構的發光效率普遍偏低，且發光效率隨波長的減小急劇下降。如何制備結晶質量好、發光功率高的紫外發光二極管外延結構，是當前急需解決的問題。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種紫外發光二極管外延結構，晶體質量好，發光效率高。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種紫外發光二極管外延結構，包括依次設于襯底上的AlN層、過渡層、N型AlGaN層、有源層、阻擋層和P 型AlGaN層；

所述有源層由若干個周期的量子阱結構組成，所述量子阱結構包括AlGaN 阱層和AlGaN壘層；

所述過渡層由若干個周期的AlN/AlGaN超晶格結構組成，每個周期的 AlN/AlGaN超晶格結構包括AlN層和第一AlGaN層。

作為上述方案的改進，所述過渡層的厚度為200～400nm。

作為上述方案的改進，每個AlN/AlGaN超晶格結構的厚度為2～10nm。

作為上述方案的改進，所述AlN層的厚度為1～5nm，所述第一AlGaN層的厚度為1～5nm。

作為上述方案的改進，所述有源層由3～5個周期的量子阱結構組成。

作為上述方案的改進，所述AlGaN阱層的厚度為3～8nm，所述AlGaN壘層的厚度為4～10nm。

作為上述方案的改進，所述阻擋層為P型AlGaN層，所述阻擋層的厚度為 30～60nm。

作為上述方案的改進，所述AlN層的厚度是2～4μm。

實施本實用新型，具有如下有益效果：

本實用新型提供的一種紫外發光二極管外延結構包括依次設于襯底上的 AlN層、過渡層、N型AlGaN層、有源層、阻擋層和P型AlGaN層；所述過渡層由若干個周期的AlN/AlGaN超晶格結構組成，每個周期的AlN/AlGaN超晶格結構包括AlN層和第一AlGaN層。本實用新型通過在AlN層和N型AlGaN層之間形成一層過渡層，以將晶格失配產生的應力在過渡層逐步釋放，從而避免 AlN層發生龜裂問題，AlN層的質量得到提升，位錯和缺陷會大幅減少，從而提升外延結構的晶體質量，進而改善發光效率。另外，更低的外延材料位錯和缺陷意味著更少的光子俘獲中心，有利于更多的紫外光能夠穿越外延結構向外出光，提高了出光效率，同時降低了光子被俘獲后產生的總熱量，對紫光LED 器件的性能有極大提升。