[發(fā)明專(zhuān)利]一種深紫外LED及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111492919.3
• 申請(qǐng)日: 2021-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114420800A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭康賢;程權(quán)煒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/00;H01L33/12;H01L33/20;H01L33/22;H01L33/48
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

本發(fā)明公開(kāi)了一種深紫外LED的制備方法，包括以下步驟：(1)在SiC襯底上制備GaN薄膜；(2)在步驟(1)制備得到的GaN薄膜上制備AlN薄膜，得到SiC/GaN/AlN；(3)將SiC/GaN/AlN的AlN薄膜鍵合到藍(lán)寶石襯底的上表面；(4)剝離SiC襯底，然后再利用膜分離技術(shù)去除GaN層，得到藍(lán)寶石/AlN模板襯底；(5)在藍(lán)寶石/AlN模板襯底的AlN薄膜上依次生長(zhǎng)AlGaN過(guò)渡層、n?AlGaN層、量子阱層、p?AlGaN薄膜、p?GaN薄膜和p型電極反射層。本發(fā)明還公開(kāi)了上述方法制備的深紫外LED。本發(fā)明解決了晶格失配而導(dǎo)致AlN存在較多位錯(cuò)的問(wèn)題，同時(shí)提高了深紫外LED的出光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深紫外LED領(lǐng)域，特別涉及一種深紫外LED及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化鋁作為直接帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度為6.2eV，使其在深紫外光電子器件具有廣泛的應(yīng)用前景，而高性能LED器件的實(shí)現(xiàn)需要高質(zhì)量AlN襯底作為基礎(chǔ)。由于同質(zhì)襯底的缺乏，目前商用化的紫外LED的外延大多采用異質(zhì)襯底，比如硅、碳化硅和藍(lán)寶石。但是硅由于晶格失配和熱失配，對(duì)AlGaN外延有影響，而碳化硅容易吸收360nm的紫外光，因此都不適用于生長(zhǎng)AlN，而盡管藍(lán)寶石也存在晶格失配和熱失配，對(duì)AlGaN外延有影響，但是生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富，而且?guī)缀醪晃?00～400nm紫外光，適合用作生長(zhǎng)AlN的襯底，但是需要解決晶格失配而導(dǎo)致AlN存在較多位錯(cuò)的問(wèn)題。

由于紫外LED外延層中存在大量位錯(cuò)和缺陷，不僅使得晶體質(zhì)量變差，位錯(cuò)還可能會(huì)延伸到量子阱區(qū)，作為非輻射復(fù)合中心，降低了復(fù)合效率。此外，由于材料折射率差等問(wèn)題，在芯片和空氣界面存在全反射，嚴(yán)重降低了紫外LED的出光效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種深紫外LED的制備方法，解決了晶格失配而導(dǎo)致AlN存在較多位錯(cuò)的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述深紫外LED的制備方法制備得到的深紫外LED，出光效率及強(qiáng)度高。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種深紫外LED的制備方法，包括以下步驟：

(1)在SiC襯底上制備GaN薄膜；

(2)在步驟(1)制備得到的GaN薄膜上制備AlN薄膜，得到SiC/GaN/AlN；

(3)將SiC/GaN/AlN的AlN薄膜鍵合到藍(lán)寶石襯底的上表面；

(4)剝離SiC襯底，然后再利用膜分離技術(shù)去除GaN層，得到藍(lán)寶石/AlN模板襯底；

(5)在藍(lán)寶石/AlN模板襯底的AlN薄膜上依次生長(zhǎng)AlGaN過(guò)渡層、n-AlGaN薄膜、量子阱層、p-AlGaN薄膜、p-GaN薄膜和p型電極反射層。

優(yōu)選的，步驟(5)之前還進(jìn)行以下步驟：

對(duì)步驟(4)得到的藍(lán)寶石/AlN模板襯底上的AlN薄膜進(jìn)行刻蝕，使其呈周期性柱狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述周期性柱狀結(jié)構(gòu)的AlN柱之間的間距為AlN柱的橫截面尺寸的6％～20％。

優(yōu)選的，所述周期性柱狀結(jié)構(gòu)的AlN柱的頂部為凹半球形。

優(yōu)選的，所述AlGaN過(guò)渡層為Al_0.3Ga_0.7N薄膜。

優(yōu)選的，所述的深紫外LED的制備方法，還包括以下步驟：將所述藍(lán)寶石襯底的出光面刻蝕為半球形陣列結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，步驟(3)所述鍵合，具體為：采用原子擴(kuò)散技術(shù)或表面活化技術(shù)進(jìn)行鍵合。

優(yōu)選的，所述GaN薄膜采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相制備；