采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构，属于半导体光电子领域。本实用新型专利技术结构包括衬底层、成核层、AlN层、N型AlGaN层、AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱有源层、复合电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层。其结构特点是，所述复合电子阻挡层分为两层，其与多量子阱有源层接触一侧为AlN阻挡层，其与P型AlGaN层接触一侧为高Al组分AlzGa1‑zN阻挡层，y<z<1。同现有技术相比，本实用新型专利技术能有效增加电子阻挡层的电子阻挡能力，又不损害空穴注入到有源区的效率，最终可以极大提高深紫外LED的发光效率。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于半导体光电子领域，特别是采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构。
技术介绍
基于高质量的高Al组分AlGaN外延薄膜的深紫外LED可以广泛应用在消毒杀菌、水和食品处理、生化检测、信息储存、雷达探测和保密通讯等领域，市场潜力和应用前景十分巨大。然而，目前深紫外LED的发光效率普遍较低，如何提升发光效率，是当今深紫外LED外延的重点。通常认为以下几个原因影响深紫外LED的发光效率：1.难以外延出较高晶体质量的AlGaN材料导致内量子效率较低；2.高铝组分材料的掺杂难度较大；3.由于pGaN吸光导致深紫外LED的光引出效率较低；4.漏电流导致电子注入效率较低。其中电子泄露到深紫外LED的p层区域不光会导致注入效率降低，还会造成长波长的寄生发光峰。于是，电子阻挡层的设计便变得尤为重要。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本技术的目的是提供一种采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构。它能有效增加电子阻挡层的电子阻挡能力，又不损害空穴注入到有源区的效率，最终可以极大提高深紫外LED的发光效率。为了达到上述专利技术目的，本技术的技术方案以如下方式实现：采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构，它包括衬底层、成核层、AlN层、N型AlGaN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层、复合电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层。其结构特点是，所述复合电子阻挡层分为两层，其与多量子阱有源层接触一侧为AlN阻挡层，其与P型AlGaN层接触一侧为高Al组分AlzGa1-zN阻挡层，y<z<1。在上述深紫外LED外延结构中，所述复合电子阻挡层中AlN阻挡层是厚度为1-20nm的非掺杂AlN层。在上述深紫外LED外延结构中，所述复合电子阻挡层中高Al组分AlzGa1-zN阻挡层是厚度为5-50nm的P型AlGaN阻挡层。在上述深紫外LED外延结构中，所述衬底层采用蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化铝衬底或者硅衬底中的一种。在上述深紫外LED外延结构中，所述成核层采用厚度为5-50nm的AlN，所述AlN层采用厚度为1-5μm的非掺杂AlN。在上述深紫外LED外延结构中，所述N型AlGaN层是厚度为0.5-5μm的掺Si的N型AlGaN。在上述深紫外LED外延结构中，所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层是交替生长的厚度为2-6nm的AlxGa1-xN势阱层(0<x<1)和厚度为5-15nm的AlyGa1-yN势垒层(0<y<1,x<y)，多量子阱周期数1-10。在上述深紫外LED外延结构中，所述P型AlGaN层采用厚度为10-200nm的P型AlGaN层。在上述深紫外LED外延结构中，所述P型GaN层是厚度为10-200nm的P型GaN接触层。本技术由于采用了上述结构，同现有技术相比具有如下优点：采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构，可以有效减小电子泄露到p层区域的几率，能够很好的抑制长波长的寄生发光峰，提高电子注入效率。本技术采用的外延结构最终可以显著提高深紫外LED器件的发光性能。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。附图说明图1是本技术深紫外LED外延结构示意图；图2是本技术中复合电子阻挡层的结构示意图；图3是实施例中采用本技术复合电子阻挡层和常规电子阻挡层的电致发光谱比较图。具体实施方式参看图1和图2，本技术采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构，它包括衬底层1、成核层2、AlN层3、N型AlGaN层4、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层5、复合电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型GaN层8。复合电子阻挡层6分为两层，其与多量子阱有源层5接触一侧为AlN阻挡层601，其与P型AlGaN层7接触一侧为高Al组分AlzGa1-zN阻挡层602，y<z<1。复合电子阻挡层6中AlN阻挡层601是厚度为1-20nm的非掺杂AlN层，或者是Mg掺杂浓度为5E17cm-3~5E19cm-3的P型AlN层。复合电子阻挡层6中高Al组分AlzGa1-zN阻挡层602是厚度为5-50nm的P型AlGaN阻挡层，Mg掺杂浓度为1E18cm-3~1E20cm-3。衬底层1采用蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化铝衬底或者硅衬底中的一种。成核层2采用厚度为5-50nm的AlN，所述AlN层3采用厚度为1-5μm的非掺杂AlN。N型AlGaN层4是厚度为0.5-5μm的掺Si的N型AlGaN，其中的Al组分为0-1，Si的掺杂浓度为1E18cm-3~2E19cm-3。AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层5是交替生长的厚度为2-6nm的AlxGa1-xN势阱层(0<x<1)和厚度为5-15nm的AlyGa1-yN势垒层(0<y<1,x<y)，多量子阱周期数1-10。P型AlGaN层7采用厚度为10-200nm的P型AlGaN层，其中Al组分为0-1，Mg掺杂浓度为1E18cm-3~1E20cm-3。P型GaN层8是厚度为10-200nm的P型GaN接触层，Mg掺杂浓度为5E18cm-3~5E20cm-3。本技术采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构的制备方法，依次包括以下步骤：1）生长AlN成核层2：控制生长温度为600-1200℃，反应室压力为50-200mbar，Ⅴ/Ⅲ比为100-5000，生长厚度为5-50nm的成核层2。2）生长AlN层3：控制生长温度为900-1400℃，反应室压力为20-200mbar，Ⅴ/Ⅲ比为50-5000，生长厚度为1-5μm的AlN层3。3）生长N型AlGaN接触层4：控制生长温度为900-1200℃，反应室压力为50-200mbar，生长厚度为0.5-5μm的N型AlGaN接触层4，Al组分为0-1，Si掺杂浓度为1E18cm-3~2E19cm-3。4）生长AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层5：控制生长温度为900-1200℃，反应室压力为50-200mbar，交替生长厚度为2-6nm的AlxGa1-xN势阱层(0<x<1)和厚度为5-15nm的AlyGa1-yN势垒层(0<y<1,x<y)，多量子阱周期数1-10。5）生长复合电子阻挡层6：首先控制生长温度为900-1400℃，反应室压力为20-200mbar，Ⅴ/Ⅲ比为50-5000，生长厚度为1-20nm的非掺杂AlN阻挡层601或掺杂Mg掺杂浓度为5E17cm-3~5E19cm-3的P型AlN阻挡层601；然后控制生长温度为800-1200℃，反应室压力为50-200mbar，Mg掺杂浓度为1E18cm-3~1E20cm-3，生长厚度为5-50nm的高Al组分AlzGa1-zN阻挡层602，y<z<1。6）生长P型AlGaN层7：控制生长温度为800-1200℃，反应室压力为50-200mbar，生长厚度为10-200nm的P型AlGaN层7，Al组分为0-1，Mg掺杂浓度为1E18cm-3~1E20cm-3。7）生长P型GaN层8：控制生长温度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构，它包括衬底层（1）、成核层（2）、AlN层（3）、N型AlGaN层（4）、AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱有源层（5）、复合电子阻挡层（6）、P型AlGaN层（7）和P型GaN层（8），其特征在于，所述复合电子阻挡层（6）分为两层，其与多量子阱有源层（5）接触一侧为AlN阻挡层（601），其与P型AlGaN层（7）接触一侧为高Al组分AlzGa1‑zN阻挡层（602），y<z<1。
【技术特征摘要】
1.采用复合电子阻挡层的深紫外LED外延结构，它包括衬底层（1）、成核层（2）、AlN层（3）、N型AlGaN层（4）、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层（5）、复合电子阻挡层（6）、P型AlGaN层（7）和P型GaN层（8），其特征在于，所述复合电子阻挡层（6）分为两层，其与多量子阱有源层（5）接触一侧为AlN阻挡层（601），其与P型AlGaN层（7）接触一侧为高Al组分AlzGa1-zN阻挡层（602），y<z<1。2.如权利要求1所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述复合电子阻挡层（6）中AlN阻挡层（601）是厚度为1-20nm的非掺杂AlN层。3.如权利要求1或2所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述复合电子阻挡层（6）中高Al组分AlzGa1-zN阻挡层（602）是厚度为5-50nm的P型AlGaN阻挡层。4.如权利要求3所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述衬底层（1）采用蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴真龙，田宇，郑建钦，李鹏飞，
申请(专利权)人：南通同方半导体有限公司，同方股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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