[發明專利]一種紫外LED量子阱生長方法有效

申請號：	202010972085.5	申請日：	2020-09-16
公開（公告）號：	CN112201732B	公開（公告）日：	2021-09-03
發明（設計）人：	張康;趙維;賀龍飛;吳華龍;何晨光;李成果;廖乾光;陳志濤	申請（專利權）人：	廣東省科學院半導體研究所
主分類號：	H01L33/06	分類號：	H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
代理公司：	廣州三環專利商標代理有限公司 44202	代理人：	顏希文
地址：	510000 廣***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種紫外 led 量子生長方法
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【說明書】：

本發明公開了一種紫外LED量子阱生長方法。本發明通過控制InGaN量子阱外延層的生長速度，可以避免因AlGaN壘和InGaN阱的較大晶格失配而導致的位錯和缺陷大量產生，提高量子阱中InGaN材料的局域化，同時通過調節量子阱生長速度可以優化量子阱所受應力進而提高外延質量，實現了厚膜、高質量、低In組分的高量子效率InGaN/AlGaN量子阱外延生長。

技術領域

本發明涉及半導體材料技術領域，具體涉及一種紫外LED量子阱生長方法。

背景技術

近紫外LED一般是指發光中心波長在350nm到400nm之間的發光二極管，由于其相比傳統的汞燈光源，具有壽命長、能耗低、無污染、尺寸小、點亮快、光譜可調、易于設計等諸多優勢，在高品質照明、光固化、平板印刷、曝光機、防偽驗鈔、光觸媒殺菌、美容美甲和牙科治療領域有著廣泛的應用前景。特別是紫外LED激發多色熒光粉的高品質照明應用領域和高功率密度光固化應用領域，高外量子效率和輻射功率的近紫外LED將有助于推動市場的快速發展。

目前，近紫外LED主要基于InGaN/AlGaN量子阱結構設計，但是由于LED波長比較短，生長的量子阱的In組分比較低，因此需要較高Al組分的AlGaN量子壘結構來提高量子阱結構的載流子限制效果；同時由于在大功率應用中驅動電流較大，需要較厚的量子阱來捕獲更多的載流子、減少載流子的泄漏。然而，較低In組分的量子阱大大減少了InGaN的局域化效果，增加了量子阱內的非輻射復合，進而降低了內量子效率；其次，較高Al組分的壘和低In組分的阱之間由于較大的晶格失配會產生很強的極化電場使得量子阱結構能帶發生明顯彎曲，導致了量子阱發光波長紅移的量子限制斯塔克效應；再次，量子阱厚度增加會導致量子阱材料質量的下降，從而提高了電子空穴的非輻射復合效率，而且厚度的增加會進一步增強電子和空穴波函數在空間上的分離，上述兩種機制均會降低紫外LED的內量子效率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處而提供一種紫外LED量子阱生長方法，該方法通過控制InGaN量子阱外延層的生長速度，提高量子阱中InGaN材料的局域化，優化量子阱所受應力進而提高外延質量，實現了厚膜、高質量、低In組分的高量子效率InGaN/AlGaN量子阱外延生長。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種紫外LED量子阱生長方法，所述紫外LED的外延層結構從下到上依次包括：生長襯底、N型電子注入層、InGaN/AlGaN量子阱和P型空穴注入層；

所述InGaN/AlGaN量子阱的生長方法包括以下步驟：

(1)壘生長完成后，中斷壘的生長，從壘的生長條件變化到低速InGaN阱的生長條件直至反應室環境穩定；

(2)生長低速InGaN阱，生長速度范圍為0.2nm/min-0.6nm/min；

(3)生長高速InGaN阱，生長速度范圍為0.6nm/min-4nm/min；

(4)生長低速InGaN阱，生長速度范圍為0.2nm/min-0.6nm/min；

(5)重復生長步驟(3)-(4)共1-5周期；

(6)阱生長完成后，中斷阱的生長，從阱的生長條件變化到壘的生長條件，生長AlGaN壘；

(7)重復生長步驟(1)-(6)共1-12周期，完成InGaN/AlGaN量子阱的生長。