一种UV-LED外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种UV‑LED外延结构及其制备方法，其外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的底层外延层；以及，位于所述底层外延层上且自下至上层叠的第一类型外延层、量子阱结构层和第二类型外延层，且所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。因所述底层外延层的吸收波长短于量子阱结构层的发光波长，则形成的UV‑LED外延结构能够避免材料本身对紫外波段的吸收，提高UV‑LED的发光效率。

A UV-LED epitaxial structure and its preparation method

The present invention discloses a UV LED epitaxial structure and its preparation method. The epitaxial structure of the epitaxial layer comprises the substrate; the underlying epitaxial layer on the substrate; and the first type epitaxial layer, the quantum well structure layer and the second type epitaxial layer on the underlying epitaxial layer, from the lower to the upper layer, and the underlying epitaxial layer. The absorption wavelength is shorter than the emission wavelength of the quantum well structure layer. Because the absorption wavelength of the underlying epitaxial layer is shorter than the luminescence wavelength of the quantum well structure layer, the UV LED epitaxial structure can avoid the absorption of the material itself to the ultraviolet band and improve the luminous efficiency of the UV LED.

【技术实现步骤摘要】
一种UV-LED外延结构及其制备方法
本专利技术属于半导体发光领域，特别是涉及一种UV-LED外延结构及其制备方法。
技术介绍
随着发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)技术的不断发展，其发光波长已经由可见光波段拓展到紫外波段，基于三族氮化物(III-Nitride)宽禁带半导体材料的紫外发光二极管(Ultra-VioletLighting-EmittingDiode，简称UV-LED)在医疗设备、杀菌消毒、环保、军事侦察、辨别真假、荧光分析、聚合物固化、紫外光通讯、以及普通照明灯领域具有广阔的应用前景。然而，现有的UV-LED因以下两大问题严重限制其发光效率的提升：一、当材料本身的吸收波长大于UV-LED的发光波长(即量子阱的发光波长)时，就会出现材料本身对紫外波段的吸收，如氮化镓材料；二、在UV-LED外延结构的底层结构中直接掺铝，导致外延结构的晶体质量下降，从而出现材料缺陷对紫外波段的吸收。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种UV-LED外延结构及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术针对UV-LED中出现材料本身及材料缺陷吸收紫外波段的问题，提供一种UV-LED外延结构及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种UV-LED外延结构包括：衬底；底层外延层，位于所述衬底上；第一类型外延层，位于所述底层外延层上；量子阱结构层，位于所述第一类型外延层上；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。较佳的，在所述的UV-LED外延结构中，所述底层外延层包括位于所述衬底上且自下至上层叠的成核层和非掺杂氮化物层。可选的，在所述的UV-LED外延结构中，所述成核层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长，且所述非掺杂氮化物层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。可选的，在所述的UV-LED外延结构中，所述成核层的材质包括AlGaN、InGaN或InAlGaN。可选的，在所述的UV-LED外延结构中，所述非掺杂氮化物层的材质包括AlGaN、InGaN或InAlGaN。较佳的，在所述的UV-LED外延结构中，所述非掺杂氮化物层为复合层结构。可选的，在所述的UV-LED外延结构中，所述非掺杂氮化物层为包括GaN层、AlGaN层、InGaN层和InAlGaN层中的至少两种的复合层。较佳的，在所述的UV-LED外延结构中，所述非掺杂氮化物层为超晶格结构。可选的，在所述的UV-LED外延结构中，所述成核层的厚度为15nm～50nm。可选的，在所述的UV-LED外延结构中，所述非掺杂氮化物层的厚度为2.0um～4.0um。根据本专利技术的另一面，本专利技术还提供一种UV-LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长底层外延层；在所述底层外延层上生长第一类型外延层；在所述第一类型外延层上生长量子阱结构层；在所述量子阱结构层上生长第二类型外延层；其中，所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。较佳的，在所述的制备方法中，所述底层外延层包括位于所述衬底上且自下至上层叠的成核层和非掺杂氮化物层。可选的，在所述的制备方法中，所述成核层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长，且所述非掺杂氮化物层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。可选的，在所述的制备方法中，所述成核层包括AlGaN层、InGaN层或InAlGaN层。较佳的，在所述的制备方法中，所述非掺杂氮化物层为复合层结构。可选的，在所述的制备方法中，所述非掺杂氮化物层为包括GaN层、AlGaN层、InGaN层和InAlGaN层中的至少两种的复合层。较佳的，在所述的制备方法中，所述非掺杂氮化物层为超晶格结构。可选的，在所述的制备方法中，所述成核层的厚度为15nm～50nm。可选的，在所述的制备方法中，所述非掺杂氮化物层的厚度为2.0um～4.0um。可选的，在所述的制备方法中，所述成核层的生长温度在450摄氏度～650摄氏度。可选的，在所述的制备方法中，所述非掺杂氮化物层的生长温度在900摄氏度～1200摄氏度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的UV-LED外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的底层外延层；以及，位于所述底层外延层上且自下至上层叠的第一类型外延层、量子阱结构层和第二类型外延层，且所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。因所述底层外延层的吸收波长短于量子阱结构层的发光波长，则形成的UV-LED外延结构能够避免材料本身对紫外波段的吸收，提高UV-LED的发光效率。进一步的，本专利技术还提出了所述底层外延层包括位于所述衬底上且自下至上层叠的成核层和非掺杂氮化物层，且所述非掺杂氮化物层为复合层结构，如超晶格结构，则所述非掺杂氮化物层的这种复合层结构，可以大大提升底层外延层的晶体质量，为后续外延结构之成长提供高质量的平台，而高晶体质量的外延结构能够有效避免材料缺陷对紫外波段的吸收，进一步提高UV-LED的发光效率。附图说明图1为本专利技术一种UV-LED外延结构的制备方法的流程图；图2至图4为本专利技术一种UV-LED外延结构的制备方法的各工艺步骤中外延结构的示意图。具体实施方式下面将结合流程图和示意图对本专利技术的一种UV-LED外延结构及其制备方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于，本专利技术提供一种UV-LED外延结构，包括：衬底；底层外延层，位于所述衬底上；第一类型外延层，位于所述底层外延层上；量子阱结构层，位于所述第一类型外延层上；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。相应的，本专利技术还提供了一种UV-LED外延结构的制备方法，如图1所示：所述制备方法包括以下步骤：步骤S1、提供一衬底；步骤S2、在所述衬底上生长底层外延层，其中，所述底层外延层的吸收波长短于后续量子阱结构层的发光波长；步骤S3、在所述底层外延层上生长第一类型外延层；步骤S4、在所述第一类型外延层上生长量子阱结构层；步骤S5、在所述量子阱结构层上生长第二类型外延层。本专利技术因所述底层外延层的吸收波长短于量子阱结构层的发光波长，则形成的UV-LED外延结构能够避免材料本身对紫外波段的吸收，提高UV-LED的发光效率。以下列举所述一种UV-LED外延结构及其制备方法的实施例，以清楚说明本专利技术的内容，应当明确的是，本专利技术的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本专利技术的思想范围之内。请参阅图1，首先，执行步骤S1，提供一衬底10，如图2所示。所述衬底10可以是适合III-V族半导体材料生长的材料，如蓝宝石衬底、氮化镓衬底、氮化铝衬底、硅衬底或碳化硅衬底等，本实施例的衬底10优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UV‑LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；底层外延层，位于所述衬底上；第一类型外延层，位于所述底层外延层上；量子阱结构层，位于所述第一类型外延层上；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。

【技术特征摘要】
1.一种UV-LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；底层外延层，位于所述衬底上；第一类型外延层，位于所述底层外延层上；量子阱结构层，位于所述第一类型外延层上；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，所述底层外延层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。2.如权利要求1所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述底层外延层包括位于所述衬底上且自下至上层叠的成核层和非掺杂氮化物层。3.如权利要求2所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述成核层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长，且所述非掺杂氮化物层的吸收波长短于所述量子阱结构层的发光波长。4.如权利要求2所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述成核层的材质包括AlGaN、InGaN或InAlGaN。5.如权利要求2所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂氮化物层的材质包括AlGaN、InGaN或InAlGaN。6.如权利要求2所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂氮化物层为复合层结构。7.如权利要求6所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂氮化物层为包括GaN层、AlGaN层、InGaN层和InAlGaN层中的至少两种的复合层。8.如权利要求6所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂氮化物层为超晶格结构。9.如权利要求2所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述成核层的厚度为15nm～50nm。10.如权利要求2所述的UV-LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂氮化物层的厚度为2.0um～4.0um。11.一种UV-LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：马后永，游正璋，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31