一种紫外LED外延结构制造技术

本申请提供一种紫外LED外延结构，包括：衬底；依次生长在所述衬底上的未掺杂缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构、超晶格结构、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层；其中，所述超晶格结构包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，所述第一AlGaN层和所述第二交替叠加。由于在多量子阱与电子阻挡层之间增加设置超晶格结构，超晶格结构能够有效缓解有源区最后一个量子垒与电子阻挡层之间的应变，抑制电子泄漏，增大空穴注入率，从而提高紫外LED的光输出功率和内量子效率，使其呈现更佳的发光性能。

An epitaxial structure of ultraviolet LED

This application provides a UV LED epitaxial structure includes a substrate; in order to grow on the substrate of undoped buffer layer, N AlGaN layer, a multiple quantum well structure, superlattice, electron blocking layer, P AlGaN layer and P GaN layer; wherein, the superlattice structure including at least one layer of a first AlGaN layer and at least one layer of second layer AlGaN, the first AlGaN layer and the second alternately. Due to the multi quantum well and the electron blocking layer between setting a superlattice structure, the superlattice structure can effectively alleviate the active region of the last quantum barrier and electron blocking layer between the strain, inhibition of electron leakage, increase the hole injection rate, so as to improve the ultraviolet LED light output power and internal quantum efficiency, which shows better luminescent properties.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED外延结构
本专利技术涉及半导体光电子
，尤其涉及一种紫外LED(Light-EmittingDiode，发光二极管)外延结构。
技术介绍
紫外(UV)LED是LED的一种，与目前市面上使用的汞灯和氙灯等传统气体紫外光源相比，紫外LED具备超长寿命、冷光源、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀效率高，不含有毒物质等强大优势，使其最有希望取代现有的紫外高压水银灯，成为下一代的紫外光光源。紫外LED在医疗、杀菌、印刷、照明、数据存储以及保密通信等方面都有重大应用价值。365nm作为紫外UV-A(320nm～400nm)波段最典型的波长，在紫外应用上有广泛的基础。而通过大功率365nm紫外LED芯片的制备与产业化实现，将会对紫外产品应用提供示范作用。为更深波段的紫外开拓市场空间，带动LED产业发展。但目前紫外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紫外LED外延结构，以解决现有技术中紫外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：一种紫外LED外延结构，包括：衬底；依次生长在所述衬底上的未掺杂缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构、超晶格结构、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层；其中，所述超晶格结构包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，所述第一AlGaN层和所述第二交替叠加。优选地，所述多量子阱结构包括交替生长的6个周期的Al0.36Ga0.64N/Al0.5Ga0.5N。优选地，所述第一AlGaN层为AlxGa1-xN层，所述第二AlGaN层为Al0.36Ga0.64N层，且所述第一AlGaN层生长在所述多量子阱中的Al0.5Ga0.5N层表面。优选地，所述x的取值范围为0.51≤x≤0.57。优选地，所述超晶格结构包括7个周期的AlxGa1-xN/Al0.36Ga0.64N，每层AlxGa1-xN层和每层Al0.36Ga0.64N层的厚度均为1nm，掺杂浓度为5×1017cm-3，生长温度为1020℃。优选地，所述衬底为C面的蓝宝石衬底。优选地，所述未掺杂缓冲层为Al0.5Ga0.5N缓冲层，厚度为1.5μm，生长温度为530℃，且所述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N型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，所述多量子阱中的生长温度为1020℃，其中，每层Al0.36Ga0.64N厚度为8nm，每层Al0.5Ga0.5N层厚度为3nm。优选地，所述电子阻挡层为10nm厚的P型Al0.65Ga0.35N层，掺杂浓度为2×1017cm-3，生长温度为990℃。优选地，所述P型AlGaN层为10nm厚的P型Al0.5Ga0.5N层，掺杂浓度为5×1017cm-3，生长温度为990℃。优选地，所述P型GaN层，厚度为100nm，生长温度为990℃，掺杂浓度为1×1018cm-3。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的紫外LED外延结构，在多量子阱与电子阻挡层之间增加设置超晶格结构，所述超晶格结构能够有效缓解有源区最后一个量子垒与电子阻挡层之间的应变，抑制电子泄漏，增大空穴注入率，从而提高紫外LED的光输出功率和内量子效率，使其呈现更佳的发光性能。另外，通过降低最后一个量子垒和电子阻挡层之间打的应变来显著减弱有源区量子阱结构中的极化电场，并增加电子和空穴波函数在空间上的重叠率，减弱了量子限制斯塔克效应，从而使得有源区电子和空穴发生辐射复合的几率增大，进而提高了紫外LED外延结构的内量子效率和发射功率。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紫外LED外延结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种超晶格结构的结构示意图。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紫外LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；依次生长在所述衬底上的未掺杂缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构、超晶格结构、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层；其中，所述超晶格结构包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，所述第一AlGaN层和所述第二交替叠加。本专利技术提供的紫外LED外延结构，在多量子阱与电子阻挡才层之间增加设置超晶格结构，所述超晶格结构能够有效缓解有源区最后一个量子垒与电子阻挡层之间的应变，抑制电子泄漏，增大空穴注入率，从而提高紫外LED的光输出功率和内量子效率，使其呈现更佳的发光性能。另外，通过降低最后一个量子垒和电子阻挡层之间打的应变来显著减弱有源区量子阱结构中的极化电场，并增加电子和空穴波函数在空间上的重叠率，减弱了量子限制斯塔克效应，从而使得有源区电子和空穴发生辐射复合的几率增大，进而提高了紫外LED外延结构的内量子效率和发射功率。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紫外LED外延结构，包括：衬底1；依次生长在衬底1上的未掺杂缓冲层2、N型AlGaN层3、多量子阱结构4、超晶格结构5、电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型GaN层8；其中，超晶格结构5包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，第一AlGaN层和第二交替叠加。需要说明的是，本专利技术实施例中不限定超晶格结构5的具体结构，可选的，如图2所示，超晶格结构5包括至少一层第一AlGaN层——AlxGa1-xN层a和至少一层第二AlGaN层——Al0.36Ga0.64N层b，AlxGa1-xN层a和Al0.36Ga0.64N层b交替叠加，其中，第一AlGaN层——AlxGa1-xN层a生长在所述多量子阱的表面。本专利技术实施例中不限定超晶格结构中第一AlGaN层和第二AlGaN层的交叠结构的周期，可选的，本实施例中包括7个周期的AlxGa1-xN/Al0.36Ga0.64N。本专利技术实施例中不限定AlxGa1-xN层中x的取值范围，可选的，专利技术人经过模拟得到当x的取值范围为0.51≤x≤0.57时，且超晶格结构中每层结构的厚度为相同，均为1nm，掺杂浓度为5×1017cm-3，生长温度为1020℃，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；依次生长在所述衬底上的未掺杂缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构、超晶格结构、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层；其中，所述超晶格结构包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，所述第一AlGaN层和所述第二交替叠加。

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；依次生长在所述衬底上的未掺杂缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构、超晶格结构、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层；其中，所述超晶格结构包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，所述第一AlGaN层和所述第二交替叠加。2.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述多量子阱结构包括交替生长的6个周期的Al0.36Ga0.64N/Al0.5Ga0.5N。3.根据权利要求2所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述第一AlGaN层为AlxGa1-xN层，所述第二AlGaN层为Al0.36Ga0.64N层，且所述第一AlGaN层生长在所述多量子阱中的Al0.5Ga0.5N层表面。4.根据权利要求3所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述x的取值范围为0.51≤x≤0.57。5.根据权利要求4所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述超晶格结构包括7个周期的AlxGa1-xN/Al0.36Ga0.64N，每层AlxGa1-xN层和每层Al0.36Ga0.64N层的厚度均为1nm，掺杂浓度为5×1017cm-3，生长温度为1020℃。6.根据权利要求1-5任意一项所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述衬底为...

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