[發(fā)明專利]基于非對稱量子阱結構的UV-LED及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113299805B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 陳敦軍;歐陽雨微;張榮;鄭有炓
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 張佳妮

1.一種基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其結構自下而上包括：

一襯底層；

一生長于襯底層上的n-AlGaN層；

一生長于n-AlGaN層上的對稱AlGaN量子阱層；

一生長于對稱AlGaN量子阱層上的非對稱AlGaN量子阱層；

一生長于非對稱AlGaN量子阱層上的p-AlGaN層；

一生長于p-AlGaN層上的p-GaN層；

p型電極，位于p-GaN層的上方；

n型電極，位于襯底層上的n-AlGaN層的上方。

2.根據權利要求1所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其特征在于：所述對稱AlGaN量子阱層為兩個周期，每個周期內的AlGaN層具有不同組分。

3.根據權利要求2所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其特征在于：對稱AlGaN量子阱層每個周期內的AlGaN量子阱厚度分別為3nm/7nm，Al組分分別為0.45/0.55。

4.根據權利要求1、2或3所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其特征在于：所述非對稱AlGaN量子阱層有7層，每一層與其相鄰的層組分及厚度均不同。

5.根據權利要求4所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其特征在于：所述非對稱AlGaN量子阱層中每個AlGaN量子阱的厚度分別為3nm/9nm/1nm/8nm/2nm/9nm/1nm，Al組分分別為0.45/0.55/0.35/0.55/0.35/0.45/0.3。

6. 根據權利要求5所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其特征在于：所述n-AlGaN層厚度為2um，Al組分為0.55，n-AlGaN層的摻雜濃度為1*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3；所述p-AlGaN層的摻雜濃度為1*10¹⁷-1*10¹⁸ cm^-3，厚度為50nm，Al組分為0.55；所述p-GaN層的摻雜濃度為5*10¹⁷-1*10¹⁹ cm^-3，厚度為100nm。

7. 根據權利要求6所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED，其特征在于：n-AlGaN層使用Si摻雜，載流子濃度為1*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3； p-AlGaN層使用Mg摻雜，載流子濃度為1*10¹⁷-1*10¹⁸ cm^-3；p-GaN層使用Mg摻雜，載流子濃度為5*10¹⁷-1*10¹⁹ cm^-3。

8.權利要求1-7中任一項所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED的制備方法，其步驟包括：

（1）MOCVD法在襯底表面沉積n-AlGaN層；

（2）MBE法在n-AlGaN層上面外延對稱AlGaN量子阱層、非對稱AlGaN量子阱層、p-AlGaN層和p-GaN層；

（3）利用光刻膠做掩膜，使用ICP法刻蝕掉一部分結構用于臺面隔離，刻蝕到n-AlGaN層，露出一端的n-AlGaN層；

（4）用電子束蒸鍍的方法在n-AlGaN層上蒸鍍n型電極，在p-GaN層上蒸鍍p型電極。

9.根據權利要求8所述的基于非對稱量子阱結構的UV-LED的制備方法，其特征在于：步驟（1）中生長n-AlGaN層的方法：三甲基鎵、三甲基鋁和NH₃分別作為Ga源、Al源和N源，載氣為H₂或者N₂，生長溫度為1000-1100 ℃，摻雜源為甲烷，載流子濃度為1*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3；

步驟（2）中對稱AlGaN量子阱層、非對稱AlGaN量子阱層、p-AlGaN層和p-GaN層的生長方法：利用MBE外延結構，金屬Ga、Al作為金屬源，N plasma提供N源，金屬Mg提供摻雜源，生長溫度為900℃，p-AlGaN的摻雜源為Mg，載流子濃度為1*10¹⁷-1*10¹⁸ cm^-3，p-GaN的摻雜源為Mg，載流子濃度為5*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3；

步驟（4）中用電子束蒸鍍的方法在n-AlGaN層頂表面兩端制作Ti/Al/Ni/Au多層金屬作為n型電極，然后在快速熱退火爐中熱退火，最后在p-GaN頂表面制作Ni/Au的p型電極。