[發(fā)明專利]紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010157147.7
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111341891B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉銳森;藍文新;劉召忠;林輝;楊小利
• 申請（專利權(quán)）人: 江西新正耀光學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

本申請?zhí)峁┮环N紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，所述外延結(jié)構(gòu)包括：襯底、第一AlN層、第二AlN層、AlN/AlGaN超晶格應(yīng)力釋放層、N型Al_cGa_1?cN歐姆接觸層和Al_xGa_1?xN/Al_yGa_1?yN多量子阱有源區(qū)；其中，AlN/AlGaN超晶格應(yīng)力釋放層至少包括第一超晶格和第二超晶格。AlN/AlGaN超晶格應(yīng)力釋放層能夠有效緩解第二AlN層與N型Al_cGa_1?cN歐姆接觸層之間的應(yīng)變，并且超晶格中漸變的Al組分能夠降低位錯密度，逐步釋放晶格失配導(dǎo)致的應(yīng)力，進而獲得無龜裂、高質(zhì)量的紫外LED外延結(jié)構(gòu)，提高了深紫外光LED的輸出功率，改善深紫外光泛白的現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種紫外LED(Light-EmittingDiode，發(fā)光二極管)外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，憑借著安全、體積小、環(huán)保、高效、低能耗等特點，紫外LED光源逐漸取代傳統(tǒng)的汞燈光源，市場份額逐年遞增，潛力巨大，此次新冠肺炎疫情也使得紫外LED尤其是深紫外LED在殺菌消毒領(lǐng)域的應(yīng)用受到前所未有的重視和關(guān)注。

通常，制備紫外LED的過程中，依次在襯底表面生長AlN緩沖層和AlGaN材料。AlGaN材料位于AlN緩沖層遠離襯底的一側(cè)，而最常用的襯底為藍寶石(Al₂O₃)，AlN緩沖層和藍寶石襯底之間較大的晶格失配及熱失配會引入大量的位錯，同時也會導(dǎo)致外延層生長應(yīng)力較大，在降溫過程容易開裂。并且，生長完AlN緩沖層之后，緊接著生長非摻AlGaN層或N型AlGaN歐姆接觸層等AlGaN材料，由于晶格常數(shù)存在差異，位錯密度會進一步增大，大量穿透位錯往上增殖，使AlGaN出現(xiàn)缺陷并容易捕獲電子及空穴，產(chǎn)生泛白光的現(xiàn)象。此外，AlGaN生長過程應(yīng)力大，也會導(dǎo)致其表面尤其是邊緣出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，進而可用面積減少，產(chǎn)出率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N紫外LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，能夠降低位錯密度并釋放應(yīng)力，提高了紫外LED外延結(jié)構(gòu)的結(jié)晶質(zhì)量和光輸出功率，同時有效改善深紫外光泛白的現(xiàn)象。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N紫外LED外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

生長在所述襯底表面的第一AlN層；

位于所述第一AlN層遠離所述襯底一側(cè)的第二AlN層；

位于所述第二AlN層遠離所述襯底一側(cè)的AlN/AlGaN超晶格應(yīng)力釋放層；

位于所述AlN/AlGaN超晶格應(yīng)力釋放層遠離所述襯底一側(cè)的N型Al_cGa_1-cN歐姆接觸層；

位于所述N型Al_cGa_1-cN歐姆接觸層遠離所述襯底一側(cè)的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源區(qū)；

位于所述Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源區(qū)遠離所述襯底一側(cè)的P型Al_dGa_1-dN電子阻擋層；

位于所述P型Al_dGa_1-dN電子阻擋層遠離所述襯底一側(cè)的P型GaN歐姆接觸層；

其中，所述AlN/AlGaN超晶格應(yīng)力釋放層至少包括第一超晶格和第二超晶格，所述第二超晶格位于所述第一超晶格遠離所述襯底的一側(cè)；