提高紫光LED发光效率的外延结构及其生长方法技术

本发明专利技术提供一种提高紫光LED发光效率的外延结构，外延结构从下向上依次包括：AlN衬底、高温UGaN层、N型GaN层、多量子阱结构MQW、有源区多量子阱结构MQW、In/Mg掺EBL层和P型GaN层；所述In/Mg掺EBL层包括一个[AlxGa1‑xN/GaN]n多周期结构，[AlxGa1‑xN/GaN]n多周期结构包括交替层叠的GaN层和AlxGa1‑xN层，其中，所述x的取值范围在0.02‑0.2之间，所述n为整数，取值范围为6‑12；[AlxGa1‑xN/GaN]n多周期结构中每周期的AlxGa1‑xN层与GaN层的总厚度在50‑100nm之间；GaN层中掺杂Mg浓度在1.0E+19到8.0E+19之间，AlxGa1‑xN层中掺杂In浓度在2.0E+18到9.0E+18之间。本发明专利技术的外延结构能够有效提高紫光二极管电子与空穴复合效率进而提高其发光效率。

Epitaxial structure for improving luminous efficiency of violet LED and its growth method

The invention provides a method to improve the luminous efficiency of the purple LED epitaxial structure, epitaxial structure from bottom to top includes a AlN substrate and high temperature UGaN layer, N GaN layer, a multiple quantum well structure, the active region of MQW multiple quantum well structures MQW, In/Mg doped EBL layer and P GaN layer; the In/Mg doped EBL the [AlxGa1 layer comprises a xN/GaN]n multi cycle, [AlxGa1 xN/GaN]n multi period structure consists of alternately laminated GaN layer and AlxGa1 layer xN, among them, the value of X in the range between 0.02 and 0.2, wherein n is an integer, ranging from 6 to 12; [AlxGa1 xN/GaN]n multi period structure each cycle of the AlxGa1 xN layer and GaN layer thickness between 50 100nm; the concentration of Mg in the GaN layer in the 1.0E+19 to 8.0E+19, the concentration of In AlxGa1 xN layer in 2.0E+18 to 9.0E+18. The epitaxial structure of the present invention can effectively improve the recombination efficiency of the electron and hole of the violet light diode, thereby improving the luminous efficiency.

【技术实现步骤摘要】
提高紫光LED发光效率的外延结构及其生长方法
本专利技术涉及Ⅲ族氮化物材料制备
，特别是涉及一种In/Mg掺EBL层结构，具体是能够有效提高紫光二极管电子与空穴复合效率进而提高发光效率的外延结构及生长方法。
技术介绍
发光二极管(LED，LightEmittingDiode)是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。紫外LED，简称UV-LED，是指发光波长在100nm-400nm的LED，目前广泛应用的紫外线主要利用灯管内封装的汞加热激发发射出紫外光。由于含有有毒的物质汞，使得利用汞灯作为紫外光源不适合绿色发展的需要。而紫外LED相对于汞灯而言，具有体积小、寿命长、环保和低电压供电等诸多优点，成为了替代汞灯作为新一代紫外光源更好的选择。对于LED的外延生长和异质结构设计，重要的是提升内量子效率IQE(internalquantumefficiency),另外一个重要概念是载流子注入效率，它是指电子空穴由N，P区注入到发光区MQW的比例。通常存在电子从MQW溢出到P区，由于P区不属于发光区，电子在此主要以非辐射复合形式复合。因此需要提高载流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高紫光LED发光效率的外延结构，其特征在于，所述外延结构从下向上依次包括：AlN衬底；位于所述AlN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结构MQW；位于所述有源区多量子阱结构MQW上的In/Mg掺EBL层；位于所述In/Mg掺EBL层上的P型GaN层；所述In/Mg掺EBL层包括一个[AlxGa1‑xN/GaN]n多周期结构，所述[AlxGa1‑xN/GaN]n多周期结构包括交替层叠的GaN层和AlxGa1‑xN层，其中，所述x的取值范围在0.02‑0.2之间，所述n为整数...

【技术特征摘要】
1.一种提高紫光LED发光效率的外延结构，其特征在于，所述外延结构从下向上依次包括：AlN衬底；位于所述AlN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结构MQW；位于所述有源区多量子阱结构MQW上的In/Mg掺EBL层；位于所述In/Mg掺EBL层上的P型GaN层；所述In/Mg掺EBL层包括一个[AlxGa1-xN/GaN]n多周期结构，所述[AlxGa1-xN/GaN]n多周期结构包括交替层叠的GaN层和AlxGa1-xN层，其中，所述x的取值范围在0.02-0.2之间，所述n为整数，取值范围为6-12；所述[AlxGa1-xN/GaN]n多周期结构中，每周期的AlxGa1-xN层与GaN层的总厚度在50-100nm之间；所述GaN层中掺杂Mg，掺杂浓度在1.0E+19到8.0E+19之间，所述AlxGa1-xN层中掺杂In，掺杂浓度在2.0E+18到9.0E+18之间。2.根据权利要求1所述的提高紫光LED发光效率的外延结构，其特征在于，所述多量子阱MQW由1-20层InxGa1-xN/GaN多量子阱组成，单个所述InxGa1-xN/GaN多量子阱的厚度在0.5-5nm之间，垒的厚度在1-10nm之间。3.根据权利要求1所述的提高紫光LED发光效率的外延结构，其特征在于，所述有源区多量子阱MQW由5-10个周期的InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱组成，单个所述InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱的厚度在1-20nm之间，垒的厚度在1-10nm之间。4.一种提高紫光LED发光效率的外延结构的生长方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，提供一AlN衬底；步骤二，将温度调节至1000-1200℃之间，通入TMGa，生长高温UGaN层；步骤三，生长一层N型GaN层；步骤四，将温度调节至600-1000℃之间，生长多量子阱结构MQW；步骤五，将温度调节至750-920℃之间，生长有源区多量子阱MQW；步骤六，生长In/Mg掺EBL层，所述In/Mg掺EBL层是由GaN和AlxGa1-xN交替循环生长，Al采用渐变方式由少到多通入，其中，所述x的取值范围在0.02-0.2之间，循环周期个数为6-12，且每周期内生长GaN和AlxGa1-xN的总厚度控制在50-100nm之间，温度控制在800-1000℃之间，压力控制在100-500To...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴礼清，程斌，
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