一种深紫外LED制造技术

本申请提供一种深紫外LED，包括：衬底；位于所述衬底表面的未掺杂的缓冲层；位于所述未掺杂的缓冲层背离所述衬底表面的N型AlGaN层；位于所述N型AlGaN层背离所述衬底表面的多量子阱结构；位于所述多量子阱结构背离所述衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构采用极化掺杂，且其中所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中的Al组分与所述多量子阱结构的Al组分不同；位于所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构背离所述衬底表面的P型GaN层。由于V型Al组分渐变的P型AlGaN结构能够获得更高浓度的空穴，从而提高紫外LED的内量子效率和发射功率。

A deep ultraviolet LED

This application provides a deep UV LED, includes: a substrate; a buffer layer located on the substrate surface of the undoped; in the undoped buffer layer from the N type AlGaN layer of the surface of the substrate; in the N type AlGaN layer from the multiple quantum well structure in the surface of the substrate; a in the multi quantum well structure deviates from the V type group Al substrate surface graded P type AlGaN structure, using P type polarization doping AlGaN structure of the V type Al component gradient, and the Al group Al group the V Al group graded P type AlGaN structure in the with the multi quantum well structure is different; P type AlGaN structure deviation is positioned on the V type Al component gradient of the P type GaN layer on the surface of the substrate. Since the P type Al component of the V type AlGaN has a graded structure, a higher concentration of holes can be obtained, thereby improving the internal quantum efficiency and the emission power of the ultraviolet LED.

【技术实现步骤摘要】
一种深紫外LED
本专利技术涉及半导体光电子
，尤其涉及一种深紫外LED(Light-EmittingDiode，发光二极管)。
技术介绍
基于AlGaN(氮化铝镓)材料的紫外LED是目前氮化物技术发展和第三代材料技术发展的主要趋势，拥有广阔的应用前景。紫外LED应用范围很广，如空气和水的净化、消毒、紫外医疗、高密度光学存储系统、全彩显示器以及固态白光照明等等。半导体紫外光源作为半导体照明后的又一重大产业，已经引起半导体光电行业的广泛关注。但与蓝光LED不同，目前紫外LED正处于技术发展期，还存在一些难以突破的问题，如AlGaN基紫外LED的内量子效率和发射功率相对较低。因此，如何提高AlGaN基紫外LED的内量子效率和发射功率成为亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种深紫外LED，以解决现有技术中深紫外LED的内量子效率和发射功率较低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种深紫外LED，包括：衬底；位于所述衬底表面的未掺杂的缓冲层；位于所述未掺杂的缓冲层背离所述衬底表面的N型AlGaN层；位于所述N型AlGaN层背离所述衬底表面的多量子阱结构；位于所述多量子阱结构背离所述衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构采用极化掺杂，且其中所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中的Al组分与所述多量子阱结构的Al组分不同；位于所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构背离所述衬底表面的P型GaN层。优选地，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构包括至少一层Al0.65Ga0.35N层和至少一层AlxGa1-xN层，所述Al0.65Ga0.35N层和所述AlxGa1-xN层交替叠加，其中，所述Al0.65Ga0.35N层生长在所述多量子阱结构的表面。优选地，所述AlxGa1-xN层中的x取值范围为：0.3≤x≤0.4。优选地，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中每层结构的厚度为12.22nm，共110nm。优选地，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构的掺杂浓度为5×1017cm-3，生长温度为990℃。优选地，所述衬底为C面的蓝宝石衬底。优选地，所述未掺杂的缓冲层为未掺杂的Al0.5Ga0.5N缓冲层，厚度为1.5μm，生长温度为530℃，且所述未掺杂的Al0.5Ga0.5N缓冲层在1050℃恒温6分钟重结晶。优选地，所述N型AlGaN层为Al0.5Ga0.5N层，厚度为3.0μm，掺杂浓度为5×1018cm-3，生长温度为1050℃。优选地，所述多量子阱结构为5个周期的Al0.36Ga0.64N层和Al0.5Ga0.5N层的叠加结构，其中，所述Al0.36Ga0.64N层生长在所述N型AlGaN层的表面。优选地，所述多量子阱结构的生长温度为1020℃，其中，每层所述Al0.36Ga0.64N层的厚度为10nm，每层所述Al0.5Ga0.5N层的厚度为3nm。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的深紫外LED，在多量子阱结构与P型GaN层之间设置V型Al组分渐变的P型AlGaN结构。一方面，由于V型Al组分渐变P型AlGaN结构采用极化掺杂方式，能够获得更高浓度的空穴，从而提高空穴注入率，使得更多的空穴被注入到有源区的量子阱中，提高有源区电子与空穴辐射复合的概率，从而提高紫外LED的内量子效率和发射功率。另一方面，本专利技术中V型Al组分渐变的P型AlGaN结构与多量子阱结构的最后一个垒层交界处，Al组分不同，有源区具有更高电子浓度，使得V形Al组分渐变的P型AlGaN结构也具备电子阻挡层的作用，能更有效地阻挡电子从有源区的泄露，从而可以替代电子阻挡层(EBL)，同时电子泄露减少，且空穴注入效率增加，电子与空穴的复合几率增大，进一步提高了紫外LED的内量子效率和发射功率。再一方面，由于采用V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，电子与空穴的浓度增加，复合概率增加。在外加电场之下，电子和空穴复合的效率增加，原本内部电子、空穴不复合的情况下形成的极化电场，由于复合且复合概率增加所以减弱。也即本专利技术提供的深紫外LED能够减弱有源区量子阱结构中的极化电场，减弱量子限制斯塔克效应，从而使得更多的电子和空穴波函数重叠，有源区辐射复合大大增加，紫外LED的内量子效率得到提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种深紫外LED的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种深紫外LED中V型Al组分渐变的P型AlGaN结构的示意图。具体实施方式正如
技术介绍
部分所述，现有技术中AlGaN基紫外LED的内量子效率和发射功率相对较低。目前AlGaN基深紫外LED光源发光效率低的原因主要有：高Al组分AlGaN材料的载流子注入效率低，制约了紫外LED内量子效率的提高；高Al组分AlGaN材料的结构性质决定其出光效率低。基于此，本专利技术提供一种深紫外LED，包括：衬底；位于所述衬底表面的未掺杂的缓冲层；位于所述未掺杂的缓冲层背离所述衬底表面的N型AlGaN层；位于所述N型AlGaN层背离所述衬底表面的多量子阱结构；位于所述多量子阱结构背离所述衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构采用极化掺杂，且其中所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中的Al组分与所述多量子阱结构的Al组分不同；位于所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构背离所述衬底表面的P型GaN层。本专利技术提供的深紫外LED，在多量子阱结构与P型GaN层之间设置V型Al组分渐变的P型AlGaN结构。由于V型Al组分渐变P型AlGaN结构采用极化掺杂方式，能够获得更高浓度的空穴，从而提高空穴注入率，使得更多的空穴被注入到有源区的量子阱中，提高有源区电子与空穴辐射复合的概率，从而提高紫外LED的内量子效率和发射功率。另一方面，V型Al组分渐变的P型AlGaN结构也具备电子阻挡层的作用，能更有效地阻挡电子从有源区的泄露，进一步提高了紫外LED的内量子效率和发射功率。再一方面，由于采用V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，能够减弱有源区量子阱结构中的极化电场，减弱量子限制斯塔克效应，从而使得更多的电子和空穴波函数重叠，有源区辐射复合大大增加，紫外LED的内量子效率得到提高。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，为本专利技术实施例提供的一种深紫外LED，包括：衬底1；位于衬底1表面的未掺杂的缓冲层2；位于未掺杂的缓冲层2背离衬底1表面的N型AlGaN层3；位于N型AlGaN层3背离衬底1表面的多量子阱结构4；位于多量子阱结构4背离衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构5，V型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深紫外LED，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的未掺杂的缓冲层；位于所述未掺杂的缓冲层背离所述衬底表面的N型AlGaN层；位于所述N型AlGaN层背离所述衬底表面的多量子阱结构；位于所述多量子阱结构背离所述衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构采用极化掺杂，且其中所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中的Al组分与所述多量子阱结构的Al组分不同；位于所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构背离所述衬底表面的P型GaN层。

【技术特征摘要】
1.一种深紫外LED，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的未掺杂的缓冲层；位于所述未掺杂的缓冲层背离所述衬底表面的N型AlGaN层；位于所述N型AlGaN层背离所述衬底表面的多量子阱结构；位于所述多量子阱结构背离所述衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构采用极化掺杂，且其中所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中的Al组分与所述多量子阱结构的Al组分不同；位于所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构背离所述衬底表面的P型GaN层。2.根据权利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构包括至少一层Al0.65Ga0.35N层和至少一层AlxGa1-xN层，所述Al0.65Ga0.35N层和所述AlxGa1-xN层交替叠加，其中，所述Al0.65Ga0.35N层生长在所述多量子阱结构的表面。3.根据权利要求2所述的深紫外LED，其特征在于，所述AlxGa1-xN层中的x取值范围为：0.3≤x≤0.4。4.根据权利要求3所述的深紫外LED，其特征在于，所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构中每层结构的厚度为12.22nm，共110nm。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，黄波，王成民，王润，周海亮，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44