[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

本發明為一種深紫外發光二極管及其制備方法。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?型電流阻擋層、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；本發明一方面提高N電極與N?AlGaN層接觸面積，降低接觸電阻；另一方面提高光在N?AlGaN層表面的散射作用，打破N?AlGaN層的光波導效應，提高器件出光效率，提高光提取效率，從而提高器件外量子效率。

技術領域

本發明涉及發光二極管半導體技術領域，具體地說是一種深紫外發光二極管的制備方法。

背景技術

AlGaN基深紫外發光二極管(DUV LED)不僅具有工作電壓低，穩定耐用等優點，而且節能環保，對人體和環境無公害，因此正逐步取代傳統汞燈被廣泛應用于殺菌消毒、防偽檢測、顯示通信等領域。

盡管AlGaN基DUV LED具有廣闊的應用前景，但AlGaN基DUV LED當前階段僅10％左右的外量子效率(EQE)，極大地限制了其大規模商業化應用。造成目前AlGaN基DUV LED EQE低下的主要原因之一就是其光提取效率(LEE)低下。對于AlGaN基DUV LED而言，有源區發出的光以TM模式偏振光占主導，而TM模式偏振光的光提取效率不到TE模式的十分之一，這也就從根本上限制了器件的光提取效率。另一方面，隨著Al組分的增加，P-AlGaN的受主激活能大幅增加，使得P-AlGaN摻雜效率極低，難以實現P型重摻雜。所以業界為了降低器件的P型接觸電阻，引入P-GaN材料來代替P-AlGaN作為P型歐姆接觸層，但是P-GaN層會吸收光子從而進一步降低器件光提取效率。因此，目前AlGaN基DUV LED普遍采用底部出光的倒裝結構。但采用倒裝結構后，從有源區發射出的光必須要經過底部的N-AlGaN層才能射出器件。而刻蝕臺面后，器件底部的N-AlGaN層會對從有源區發出的光形成光波導，從而使一部分固定角度的光無法從器件底部射出，從而進一步限制了AlGaN基DUV LED光提取效率的提升。目前比較普遍的方法是采用圖形化襯底(PSS)來增加光的散射，從而提高器件出光效率，例如專利號為CN201510786400.4的中國專利提供了一種具有雙層微納米陣列結構的LED圖形化襯底的制作方法，該方法在標準器件的基礎上，將襯底圖形化，增加光在襯底界面處的散射，改變全反射光的出射角，增加倒裝DUV LED的光從藍寶石襯底出射的幾率，從而提高器件的光提取效率。該方法雖然一定程度上提高了倒裝AlGaN基DUV LED的底部出光效率，但由于圖形襯底的藍寶石材料與AlN材料的折射率相差不大，導致散射效果并不是很明顯，而且圖形襯底還會散射部分本來可以逃逸出器件的光回到器件內部，從而被P-GaN層吸收，所以此方法仍然無法解決刻蝕臺面后暴露的N-AlGaN層表面對固定角度光的反射問題，難于有效的提高光提取效率，而且圖形襯底工藝過程過于復雜，也提高了工藝成本。

發明內容

本發明的目的為針對當前技術中存在的不足，提供一種深紫外發光二極管及其制備方法。該方法刻蝕完臺面漏出N-AlGaN層后，不直接覆蓋N電極，先通過刻蝕使露出的N-AlGaN層圖形化后再覆蓋金屬，避免光在N-AlGaN層內來回反射無法射出，從而提高光提取效率。本發明一方面提高N電極與N-AlGaN層接觸面積，降低接觸電阻；另一方面提高光在N-AlGaN層表面的散射作用，打破N-AlGaN層的光波導效應，提高器件底部出光效率，提高光提取效率，從而提高器件外量子效率。

本發明所采用的技術方案是：

一種深紫外發光二極管，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；