[發(fā)明專利]一種具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110509332.2
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113257962B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雄;房瑞庭;胡國華;崔一平
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，包括：由下到上依次設(shè)置的襯底(101)、AlN緩沖層(102)、n型AlGaN層(103)、p-i-n型多量子阱有源區(qū)(104)、電子阻擋層(105)、p型AlGaN層(106)、p型GaN歐姆接觸層(107)，以及在n型AlGaN層(103)上設(shè)置的n型電極(108)和在p型GaN歐姆接觸層(107)上設(shè)置的p型電極(109)；

p-i-n型多量子阱有源區(qū)(104)中的各量子壘由下至上依次為具有不同摻雜濃度的n型摻雜量子壘、無摻雜i型量子壘以及具有不同摻雜濃度的p型摻雜量子壘，即由下至上量子壘按摻雜類型以n₁-n₂-…-n_x-i-p₁-p₂-…-p_y結(jié)構(gòu)排列，其中x和y分別為n型摻雜量子壘和p型摻雜的量子壘數(shù)目；n型摻雜量子壘中的電子濃度沿生長方向由下至上依次減小，而p型摻雜量子壘中的空穴濃度沿生長方向由下至上依次增大，且電子濃度滿足c(n₁)c(n₂)c(…)c(n_x)、空穴濃度滿足c(p₁)c(p₂)c(…)c(p_y)的關(guān)系式；各量子壘之間為無摻雜量子阱。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，p-i-n型多量子阱有源區(qū)(104)中量子壘數(shù)目大于等于6；量子壘的Al組分始終高于量子阱的Al組分，量子壘的厚度為5～10nm；其中，n型摻雜量子壘中的電子濃度范圍為1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3，但始終小于n型AlGaN層(103)中的電子濃度；而p型摻雜量子壘中的空穴濃度范圍為1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3，但始終小于最上端的p型摻雜量子壘中的空穴濃度；最上端的p型摻雜量子壘的厚度為5～20nm，其中的空穴濃度范圍為4×10¹⁷～2×10¹⁹cm^-3，但始終低于電子阻擋層(105)中的空穴濃度；無摻雜量子阱的厚度為2～4nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，n型AlGaN層(103)中的電子濃度范圍為5×10¹⁷～2×10¹⁹cm^-3，厚度為200～5000nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，電子阻擋層(105)的Al組分高于p-i-n型多量子阱有源區(qū)(104)中量子壘的Al組分，并采用p型摻雜，空穴濃度范圍為5×10¹⁷～3×10¹⁹cm^-3，但始終高于p-i-n型多量子阱有源區(qū)(104)的最上端的p型摻雜量子壘中的空穴濃度，且厚度為10～50nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，AlN緩沖層(102)是利用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積或分子束外延方法在藍(lán)寶石、碳化硅、硅襯底上生長的，厚度為10～3000nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的具有p-i-n型多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，p型AlGaN層(106)中的空穴濃度范圍為5×10¹⁷～3×10¹⁹cm^-3，厚度為50～500nm；p型GaN歐姆接觸層(107)采用Mg進(jìn)行重?fù)诫s，空穴濃度范圍為1×10¹⁸～4×10¹⁹cm^-3，厚度為5～200nm。