优化紫外LED发光层的外延结构及其生长方法技术

本发明专利技术提供一种优化紫外LED发光层的外延结构，外延结构从下向上依次包括：蓝宝石衬底、高温UGaN层、N型GaN层、多量子阱结构MQW、有源区多量子阱发光层和P型GaN层；有源区多量子阱发光层由3‑30个周期的InxGa1‑xN/AlGaN多量子阱组成，InxGa1‑xN/AlGaN多量子阱还包括其阱层后的覆盖层，所述覆盖层中掺杂的Al组分渐变生长，所述Al组分的通入先斜坡式渐变升高，再匀速，最后斜坡式渐变减少，两次斜坡式渐变过程的时间和速率相同，且Al组分的量是多量子垒中Al组分的1％—60％。本发明专利技术的外延结构的生长方法可以减少电子泄露，减少非辐射复合，增强电子在量子阱的分布，电流均匀扩展，是提高效率紫外LED发光效率的有效方法，同时器件具有良好的发光效率，进而提高器件的光电性能。

Optimized epitaxial structure of ultraviolet LED emitting layer and its growth method

The present invention provides an optimal UV luminescence of LED epitaxial layer structure, epitaxial structure from bottom to top comprises a sapphire substrate, high temperature UGaN type N layer, GaN layer, a multiple quantum well structure, the active region of MQW multiple quantum well light emitting layer and P GaN layer; the active region of multiple quantum well light emitting layer is composed of 3 30 cycles of InxGa1 xN/AlGaN multiple quantum wells, InxGa1 xN/AlGaN MQW also includes its well layer after layer, Al doping of the covering layer of the gradual growth of the Al component into the first slope gradient increased, more uniform, finally the slope gradient decrease two, the slope gradient and the time rate is the same, and the Al component is more than the quantum barrier composition of Al 1% - 60%. Epitaxial growth method of the structure of the invention can reduce electron leakage, reduce non radiation, enhance the distribution of electrons in quantum wells, current spreading, is an effective method to improve the ultraviolet luminous efficiency LED efficiency, while the device has good light emission efficiency, and improve the performance of photoelectric devices.

【技术实现步骤摘要】
优化紫外LED发光层的外延结构及其生长方法
本专利技术涉及半导体器件
，特别是涉及一种优化紫外LED发光层的外延结构及其生长方法。
技术介绍
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(UltravioletLight-EmittingDiode)，在杀菌消毒、聚合物固化、特种照明、光线疗法及生化探测等领域具有广阔的应用前景。随着LED的不断发展，GaN基高亮度LED已经大规模商业化，并在景观照明、背光应用及光通讯等领域显示出强大的市场潜力。同时，白色LED固态照明发展如火如荼，正引发第三次照明革命。随着可见光领域的逐渐成熟，人们逐渐将研究重点转向波长较短的紫外光，紫外波段依据波长通常可以划分为：长波紫外UVA(320-400nm)、中波紫外UVB(280-320nm)、短波紫外UVC(200-280nm)以及真空紫外VUV(10-200nm)。传统的发光层生长方法比较简单，量子阱的辐射复合效率低，UV-LED紫光发光二极管中存在发光层的发光效率低及电流扩展问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种优化紫外LED发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化紫外LED发光层的外延结构，其特征在于，所述外延结构从下向上依次包括：蓝宝石衬底；位于所述蓝宝石衬底上的高温UGaN层；位于所述高温UGaN层上的N型GaN层；位于所述N型GaN层上的多量子阱结构MQW；位于所述多量子阱结构MQW上的有源区多量子阱发光层；位于所述有源区多量子阱发光层上的P型GaN层；所述有源区多量子阱发光层由3‑30个周期的InxGa1‑xN/AlGaN多量子阱组成，所述InxGa1‑xN/AlGaN多量子阱还包括其阱层后的覆盖层，所述覆盖层中掺杂的Al组分渐变生长，所述Al组分的通入先斜坡式渐变升高，再匀速，最后斜坡式渐变减少，且两次斜坡式渐变过程的时间和速率相同，...

【技术特征摘要】
1.一种优化紫外LED发光层的外延结构，其特征在于，所述外延结构从下向上依次包括：蓝宝石衬底；位于所述蓝宝石衬底上的高温UGaN层；位于所述高温UGaN层上的N型GaN层；位于所述N型GaN层上的多量子阱结构MQW；位于所述多量子阱结构MQW上的有源区多量子阱发光层；位于所述有源区多量子阱发光层上的P型GaN层；所述有源区多量子阱发光层由3-30个周期的InxGa1-xN/AlGaN多量子阱组成，所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱还包括其阱层后的覆盖层，所述覆盖层中掺杂的Al组分渐变生长，所述Al组分的通入先斜坡式渐变升高，再匀速，最后斜坡式渐变减少，且两次斜坡式渐变过程的时间和速率相同，所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱中覆盖层Al组分的量是多量子垒中Al组分的1％—60％。2.根据权利要求1所述的优化紫外LED发光层的外延结构，其特征在于，所述多量子阱结构MQW由1-20层InxGa1-xN/GaN多量子阱组成，每层所述InxGa1-xN/GaN多量子阱的厚度在1.5-6.5nm之间，垒的厚度在10-35nm之间。3.根据权利要求1所述的优化紫外LED发光层的外延结构，其特征在于，所述N型GaN层的厚度在1.5-5.5um之间，所述高温UGaN层的厚度在0.2-2.5um之间；所述p型GaN层的厚度在20-100nm之间。4.一种优化紫外LED发光层的外延结构的生长方法，其特征在于，所述外延结构的生长方法包括以下步骤：步骤一，提供一蓝宝石衬底；步骤二，在所述蓝宝石衬底上，将温度调节至1000-1200℃之间，通入TMGa，生长高温UGaN层；步骤三，将温度控制在1000-1200℃之间，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层；步骤四，将温度调节至600-1200℃之间，生长多量子阱结构MQW；步骤五，将温度调节至720-920℃之间，生长有源区多量子阱发光层，压力控制在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比控制在300-8000之间，所述有源区多量子阱发光层由3-30个周期的InxGa1-xN/AlGaN多量子阱组成，所述InxGa1-xN/AlGaN多量子阱中的覆盖层通入TMAL，其中，Al的组分以渐变方式通入，先斜坡式渐变升高通入，再匀速通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽彬，周长健，程斌，吴礼清，
申请(专利权)人：合肥彩虹蓝光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34