[實用新型]一種基于納米圖形襯底的AlInGaN紫外發光二極管

有效

• 申請號: 202023173718.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN214043695U
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 至芯半導體（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/12;H01L33/32;H01L33/24;H01L33/14;H01L33/46
• 代理公司: 北京華創智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本實用新型公開了一種基于納米圖形襯底的AlInGaN紫外發光二極管。包括藍寶石納米圖形襯底，襯底邊緣有刻蝕圈，襯底上有一層緩沖薄層，在緩沖薄層和納米圖形襯底之間形成空洞。依次生長的N型AlInGaN接觸層，AlInGaN量子阱,AlInGaN電子阻擋層，P型AlInGaN接觸層。AlN薄膜和納米圖形襯底之間形成生長的納孔洞空洞，會形成很好的紫外光反射粗糙面，形成高效紫外出光。所述發光二極管能夠有效降低AlN薄膜的位錯密度，提高AlN薄膜的生長質量，提升AlInGaN紫外發光二極管的內量子效率。同時，粗糙的納米級孔洞區能夠有效提升紫外光的出光效率。

技術領域

本實用新型涉及一種AlInGaN紫外發光二極管，具體涉及一種納米圖形襯底上的紫外發光二極管結構。

背景技術

紫外發光二極管是指波長100nm到365nm之間的發光二極管，在固化、殺菌消毒、醫療、生化檢測和保密通訊等領域有重大應用價值。與汞燈紫外光源相比，基于氮化鋁鎵(AlInGaN)材料的深紫外發光二極管具備堅固、節能、壽命長、無汞環保等優點，正逐步滲入汞燈的傳統應用領域。同時，深紫外發光二極管的獨特優勢又激發了許多新的消費類電子產品應用，如白色家電的消毒模塊、便攜式水凈化系統、手機消毒器等，從而展現出廣闊的市場前景，成為全球研究熱點。

紫外發光二極管的殺菌原理是利用發光二極管產生的深紫外線對細菌的脫氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸(RNA)的分子鍵進行破壞，破壞原有細菌菌落并阻止細菌的復制繁殖，達到殺死細菌的目的。紫外殺菌技術利用高強度深紫外線照射，能夠將各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，目前被廣泛應用于民生、醫療以及生產制造行業。同時更長波長的紫外波長如280nm～320nm有很好的醫用效果，對促成黑色素細胞合成黑素具有明顯的作用，所以此波段的紫外線被認為是治療白癜風有效的手段。

因紫外發光二極管的極大的應用價值，現在對紫外發光二極管的研究也趨于熱門。目前紫外發光二極管主要采用AlInGaN作為主要生長材料，利用CVD外延生長方法生長出所需要的發光結構。最基本的結構包含AlInGaN緩沖層，AlInGaN非摻雜層，n型AlInGaN層， AlInGaN量子阱層，AlInGaN電子阻擋層，以及P型AlInGaN層。

AlInGaN材料生長有較大難度，因為Al原子表面遷移較慢，難以形成良好的單晶薄膜，所以目前AlInGaN材料尤其是AlN材料的質量相對比較差，這導致AlInGaN量子阱的內量子效率非常低。同時，因為AlInGaN材料發出的紫外光會被本身材料形成較大的吸收，光的內部損失非常明顯，紫外光的提取效率也非常低。

雖然，目前紫外AlInGaN發光二極管應用廣泛，研究熱度高。但是，因為AlInGaN發光二極管存在的內量子效率低以及提取效率低的問題，導致目前AlInGaN發光二極管的發光效率較低。目前15milx15mil的芯片在20mA驅動電流下發光亮度約2mW，發光效率低導致殺菌效率也偏低。

基于以上原因，本實用新型提供了一種基于納米圖形襯底的AlInGaN發光二極管結構，目的是從AlInGaN材料質量以及紫外光的提取效率兩個方面入手提升AlInGaN發光二極管的性能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服傳統方法和結構中AlInGaN材料質量較差且AlInGaN內量子效率較低的問題。運用納米圖形襯底生長AlInGaN材料，既提升了AlInGaN材料的質量，又形成良好的光提取結構。以此能夠極大提高紫外AlInGaN發光二極管器件的發光性能，從而實現高的殺菌效率。

本實用新型為一種基于納米圖形襯底的AlInGaN紫外發光二極管，包括以下結構：

納米藍寶石圖形襯底(1101)，所述襯底具有周期性圖形坑(202)，所述襯底邊緣有刻蝕圈(201)，所述刻蝕圈(201)為一圈凹下去的平面，形成生長應力緩沖區；

所述納米藍寶石圖形襯底(1101)上為AlInGaN緩沖層；