垂直紫外线发光器件制造技术

公开了垂直紫外线发光器件，包括衬底、设置在衬底上的n型半导体层、设置在n型半导体层上的活性层、设置在活性层上并包括Al的空穴注入层、设置在空穴注入层上并包括Al的Al-δ层以及设置在Al-δ层上并具有比空穴注入层高的p型掺杂剂浓度的第一p型接触层，第一p型接触层具有比空穴注入层低的Al含量，第一p型接触层的带隙低于或等于从活性层发射的光的能量，Al-δ层具有比空穴注入层高的Al含量并使空穴通过遂穿Al-δ层进入活性层。在该器件中，空穴注入层和Al-δ层设置为p型半导体层以增加Al-δ层与p型半导体层之间的带隙差，使得空穴可以在限制界面处通过二维气体效应在竖直方向上更加均匀地注入到活性层中。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种紫外线(UV)发光器件，且更具体地，涉及一种发出UV光并包括在P-型半导体层中间的孔穴分布层以改善进入活性层的空穴注入效率的UV发光器件。
技术介绍
发光器件是一种无机半导体器件，其通过电子和空穴的复合来发光。UV发光器件发出UV光，并可以用于包括固化聚合物材料、医用设备的灭菌、器件组件、用于产生白光的光源等的各种领域。由此，UV发光器件已经逐渐应用到各种领域中。如典型的发光器件那样，UV发光器件包含设置在η-型半导体层和P-型半导体层之间的活性层。该UV发光器件发出具有相对短的峰值波长(通常，峰值波长为400nm或更少)的光。因此，在使用氮化物半导体制造UV发光器件中，当η-型和P-型氮化物半导体层的带隙比UV光的能量小时，可能出现吸收从活性层发出并进入η-型和P-型氮化物半导体层的UV光的问题。结果，UV发光器件的发光效率明显降低。因此，为了防止发光效率降低，该UV发光器件在活性层中含有一定量的Al且在UV发光侧具有氮化物半导体层。然而，由于GaN的带隙为约3.4eV并吸收波长约为360nm或更少的光，因此Al必须包含在该氮化物半导体层，以发射波长比该波长短的光。由于带隙因Al的存在而增大，所以空穴的电离能增大，同时活化率降低，使得进入活性层的空穴注入效率降低。为了解决此问题，尽管存在这样一种传统技术，其中将具有不同浓度的P-型掺杂剂的多个层交替地堆叠以基于层之间在掺杂浓度上的差异而提供侧向空穴分散，但是该技术提供无意义的空穴分散且无法充分抑制UV发光器件的空穴分散性的恶化。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种UV发光器件，其包括:在空穴注入方向具有比在其它方向更高的带隙以防止空穴分散性恶化的Al-δ层，从而基于二维空穴气体效率改善进入活性层的空穴注入效率和侧向空穴分散性。根据一个示例性实施例，一种垂直UV发光器件，包括:衬底;η型半导体层，设置在所述衬底上;活性层，设置在所述η型半导体层上;空穴注入层，设置在所述活性层上并包括Al; Al-δ层，设置在所述空穴注入层上并包含Al;以及第一P型接触层，设置在所述Al-δ层上并具有比所述空穴注入层高的P型掺杂剂的掺杂浓度，其中，所述第一P型接触层具有比所述空穴注入层低的Al含量，所述Al-δ层具有比所述空穴注入层高的Al含量并且使空穴通过遂穿所述Al-δ层进入所述活性层。根据一个示例性实施例，UV发光器件包括衬底、设置在衬底上的η型半导体层、设置在η型半导体层上的活性层、设置在活性层上并包括Al的空穴注入层、设置在空穴注入层上并且包含Al的Al-δ层以及设置在Al-δ层上的第一P型接触层，其中，第一P型接触层具有比空穴注入层低的Al含量，Al-δ层具有比空穴注入层高的Al含量和比空穴注入层更高的掺杂浓度。该Al-δ层可以具有允许空穴通过隧穿而进入该活性层的厚度，优选为20nm或更少。Al-δ层可以掺杂有p型掺杂剂，并且具有比空穴注入层高的p型掺杂剂的掺杂浓度。ΑΙ-δ层可以具有2nm至20nm的厚度。垂直紫外线发光器件还可以包括:设置在Al-δ层与第一P型接触层之间的第二 P型接触层，第二 P型接触层具有比第一 P型接触层低的P型掺杂剂的掺杂浓度和比空穴注入层低的Al含量。第一P型接触层的带隙可以低于或等于从活性层发射的光的能量。第二P型接触层可以具有低于或等于从活性层发射的光的能量的带隙。第一P型接触层可以包含铟。空穴注入层可以具有低于或等于从活性层发射的光的能量的带隙。Al-δ层的Al含量可以从空穴注入层逐渐增加至第一 P型接触层。Al-δ层可以具有朝着第一 P型接触层逐步增加的Al含量。ΑΙ-δ层可以具有2nm至20nm的厚度。Al-δ层可以具有比空穴注入层高的Mg掺杂浓度。UV发光器件还可以包括设置在活性层和空穴注入层之间的电子阻挡层。这里，空穴注入层可具有高于或等于从活性层发射的光的能量的带隙。Al-δ层的Al含量可以从空穴注入层向接触层逐渐增加。另外，Al-δ层可以包括第一Al-δ层和第二 Al-δ层，第一 Al-δ层设置在空穴注入层上并具有比空穴注入层高的Al含量，第二 Al-δ层设置在第一 Al-δ层上并具有比第一 Al-δ高的Al含量。Al-δ层可以是未掺杂的层，并且可以用P-型掺杂剂掺杂以降低正向电压。P-型掺杂剂可以包括Mg，且Al-δ层可以具有比空穴注入层高的Mg掺杂浓度。根据示例性实施例，在UV发光器件中，将空穴注入层和Al-δ层设置成P型半导体层以增加Al-δ层和P型半导体层之间的带隙差，使得空穴可以在限制界面处借助二维气体效应更均匀地沿竖直方向注入到活性层中，从而通过具有高浓度Al的Al-δ层改善侧向空穴分散性。另外，UV发光器件可以具有低的正向电压并通过将高浓度的掺杂剂掺杂到Al-δ层而具有进入到活性层中的高的空穴注入效率。【附图说明】图1是根据一个示例性实施例的UV发光器件的剖面图。图2是根据另一个示例性实施例的UV发光器件的剖面图。图3是示出根据示例性实施例的UV发光器件的带隙的图。【具体实施方式】示例性实施例将在下面参照附图详细描述。图1是根据一个示例性实施例的UV发光器件的剖视图。在根据该示例性实施例的UV发光器件的描述中，UV发光器件的带隙将参照图3进行描述。参照图1，根据一个示例性实施例的UV发光器件包括衬底21、第一导电型半导体层、活性层25和第二导电型半导体层。在本文中，导电型半导体层是氮化物半导体层，并且可以通过各种方法形成，例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等参照图1，缓冲层形成在衬底21上。衬底21是用于在其上生长氮化物半导体层的衬底，并且可以包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、尖晶石衬底、GaN衬底、AlN衬底等。在该示例性实施例中，可以使用蓝宝石衬底或者AlN衬底。缓冲层可以在衬底21上被形成为大约20nm的厚度。缓冲层可以是氮化物层，其包括(Al、Ga、In)N，并且具体地，可以包括在高温下表现出优异的结晶度并吸收较少的可见光的A1N。根据需要，可以在缓冲层上将AlN层连续生长成2μπι高的厚度以减小位错密度。当衬底21是诸如GaN衬底或AlN衬底的氮化物衬底时，可以省略缓冲层。另外，超晶格层可以形成在缓冲层上。超晶格层可以包括由具有不同Al浓度并彼此交替地堆叠的AlGaN层组成的多个层，例如，AlxGau-x)N/AlyGa(1—y)N的超晶格层。第一导电型半导体层可形成于超晶格层上。在该示例性实施例中，第一导电型半导体层可以是η型半导体层23并可以通过MOCVD等生长。η型半导体层23可以包括AlGaN，并且可以包含例如娃的η型掺杂剂。例如，η型半导体层23可以由n-AlxGa(i—χ)Ν(0〈χ〈1)表不。活性层25和第二导电型半导体层可以顺次形成在η型半导体层23上。活性层25通过电子与空穴的复合发射具有特定能量的光。活性层可以具有单量子阱结构或量子阻隔层与量子阱层交替地堆叠的多量子阱结构。在量子阻挡层之间，最接近η型半导体层的量子阻挡层可以具有比其它量子阻挡层高的Al含量。在最接近η型半导体层23的量子阻挡层被形成为具有比其它量子阻挡层高的带隙的结构中，电子迀移率减小，从而有效地防止本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直紫外线发光器件，其特征在于，所述垂直紫外线发光器件包括：衬底；n型半导体层，设置在所述衬底上；活性层，设置在所述n型半导体层上；空穴注入层，设置在所述活性层上；Al‑δ层，设置在所述空穴注入层上；以及第一p型接触层，设置在所述Al‑δ层上，其中，所述Al‑δ层使空穴通过遂穿所述Al‑δ层进入所述活性层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴起延，韩釉大，
申请(专利权)人：首尔伟傲世有限公司，
类型：新型
国别省市：韩国;KR