[發明專利]一種深紫外發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110135810.8
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112885933B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張紫輝;邵華;張勇輝
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/22;H01L33/36;H01L33/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種深紫外發光二極管，其特征為該二極管沿著外延生長方向結構依次為：襯底、緩沖層、N-型半導體傳輸層、多量子阱層、P-型電子阻擋層、P-型半導體傳輸層、P-型重摻雜半導體傳輸層和P-型歐姆電極；

其中，N-型半導體傳輸層部分暴露，表面分布有圖形分布的凸起或者圖形分布的凹坑；N-型半導體傳輸層暴露部分上還覆蓋有N-型歐姆電極；

所述的N-型半導體傳輸層暴露部分的面積占總N-型半導體傳輸層面積的比例為5％～90％；所述的N-型歐姆電極的面積為N-型半導體傳輸層暴露部分的5～95％；所述的凸起或凹坑的投影面積之和為N-型半導體傳輸層暴露部分面積的5～95％；

所述圖形分布呈規則或不規則；

當圖形分布呈規則時，為等間距或者不等間距陣列式分布；

當圖形分布呈等間距時，圖形為圓環，矩形，三角、橢圓或圓形；

所述凸起為半球形、圓柱形、三棱柱或四棱柱形，直徑為1～900nm，間距為1～900nm，高度為2～500nm；

所述的凹坑為半球形、圓錐形、三棱柱或四棱柱形，直徑為1～900nm，間距為1～900nm，深度為2～500nm；

所述襯底為藍寶石、SiC、Si、AlN、GaN或石英玻璃的其中一種；襯底沿著外延生長方向的不同可以分成極性面[0001]襯底或負極性面[000-1]襯底；

所述緩沖層的材質是Al_x1Ga_1-x1N；其中，0≤x1≤1,0≤1-x1≤1，厚度為10～50nm；

所述N-型半導體傳輸層的材質為Al_x2Ga_1-x2N；其中，0≤x2≤1,0≤1-x2≤1，厚度為1～5μm；暴露部分的面積占總N-型半導體傳輸層面積的比例為5％～90％，厚度范圍1～5μm；

所述多量子阱層材質為Al_x3Ga_1-x3N/Al_x4Ga_1-x4N；其中，0≤x3≤1,0≤1-x3≤1，0≤x4≤1,0≤1-x4≤1，量子壘的禁帶寬度高于量子阱的禁帶寬度，量子阱的個數大于等于1；量子阱Al_x3Ga_1-x3N厚度為0.5～5nm，量子壘Al_x4Ga_1-x4N厚度為3～50nm；

所述P-型電子阻擋層的材質為Al_x5Ga_1-x5N；其中，0≤x5≤1,0≤1-x5≤1，厚度為10～100nm；

所述P-型半導體傳輸層的材質為Al_x6Ga_1-x6N；其中，0≤x6≤1,0≤1-x6≤1，厚度為50～250nm；

所述P-型重摻雜半導體傳輸層的材質為Al_x7Ga_1-x7N；其中，0≤x7≤1,0≤1-x7≤1，材料摻雜為P型重摻雜，厚度為10～50nm；

所述P-型歐姆電極的材質Ni/Au、Cr/Au、Pt/Au或Ni/Al，其中，P-型歐姆電極的投影面積為電流擴展層面積的5％～100％；

所述N-型歐姆電極的材質為Al/Au、Cr/Au或Ti/Al/Ti/Au。

2.如權利要求1所述的深紫外發光二極管制備方法，其特征為包括如下步驟：

第一步，利用MOCVD(即金屬有機化合物化學氣相沉淀)或者MBE(分子束外延)在襯底表面外延生長緩沖層；在得到的緩沖層上外延生長N-型半導體傳輸層；接著在N-型半導體傳輸層上外延生長多量子阱層；在上一步得到的多量子阱層上外延生長P-型電子阻擋層；然后，繼續生長P-型半導體空穴傳輸層；其次，繼續生長P-型重摻雜半導體空穴傳輸層；

第二步，在第一步得到的P-型重摻雜半導體傳輸層上，通過光刻工藝制作臺面掩膜；

第三步，在第二步基礎上，利用干法刻蝕工藝進行刻蝕制作臺階，曝露出部分N-型半導體傳輸層；

第四步，在第三步的基礎上，通過納米球或者陽極氧化鋁孔做掩膜對N-型半導體傳輸層進行刻蝕，刻蝕深度為2～500nm；

第五步，在第四步基礎上，進行去膠、超聲清洗，去除納米球或者陽極氧化鋁孔掩膜和臺面掩膜；

第六步，蒸鍍并且光刻制作出N-型歐姆電極以及P-型歐姆電極。