The invention discloses the structure and preparation method of ultraviolet LED grown on Si substrate by PLD combined with MOCVD method. The ultraviolet LED structure includes Si (111) substrate, step-by-step AlGaN buffer layer growing from bottom to top on the Si (111) substrate, Si-doped n-type AlGaN layer, Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N multi-quantum well layer, AlGaN electronic barrier layer, Mg-doped p-type AlGaN layer, Mg-doped p-type GaN layer, and Mg-doped p-type GaN layer. The step-by-step AlGaN buffer layer is grown on Si (111) substrate by pulsed laser deposition, and then Si-doped n-type AlGaN layer, Al 0.40Ga0.60N/Al 0.50Ga0.50N multi-quantum well layer, Al GaN electronic barrier layer, Mg-doped p-type AlGaN layer and Mg-doped p-type GaN layer are grown by MOCVD to obtain high-quality AlGaN-based ultraviolet LED epitaxial materials. The ultraviolet LED structure has the advantages of high quality and excellent performance.
【技术实现步骤摘要】
PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构及制备方法
本专利技术涉及一种AlGaN基紫外LED制作技术，尤其涉及一种PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构及其制备方法。
技术介绍
AlGaN作为第三代半导体材料的重要组成部分，具有禁带宽度宽、热导率高等优点，可广泛应用制备发光二极管(LED)、探测器(PD)、高电子迁移率器等器件，在国民经济发展中起着关键作用。AlGaN基紫外LED在紫外预警、紫外光疗等领域具有重要应用。目前，紫外LED大都是基于蓝宝石衬底上制备的AlGaN基外延材料与芯片；经过几年的发展，蓝宝石衬底上AlGaN基紫外LED已经有一定的发展了，但依然面临器件散热差、衬底大尺寸难以获得、AlGaN外延材料质量差等问题。为解决上述问题，采用Si作为衬底材料，进行AlGaN基紫外LED外延材料的生长。一方面，Si衬底热导率高达125W/(m·K)，是蓝宝石衬底(25W/(m·K))的5倍，有助于将器件中产生的热量及时传导出来；另一方面，Si衬底可实现大尺寸，如12英寸，面积是蓝宝石衬底的最大尺寸4英寸的...
【技术保护点】
1.PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构，其特征在于，包括Si(111)衬底、在所述Si(111)衬底上自下而上依次生长的步进AlGaN缓冲层、Si掺杂的n型AlGaN层、Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N多量子阱层、AlGaN电子阻挡层、Mg掺杂的p型AlGaN层、Mg掺杂的p型GaN层；所述步进AlGaN缓冲层采用脉冲激光沉积法生长在Si(111)衬底上；所述Si掺杂的n型AlGaN层、Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N多量子阱层、AlGaN电子阻挡层、Mg掺杂的p型AlGaN层、Mg掺杂的p型GaN...
【技术特征摘要】
1.PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构，其特征在于，包括Si(111)衬底、在所述Si(111)衬底上自下而上依次生长的步进AlGaN缓冲层、Si掺杂的n型AlGaN层、Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N多量子阱层、AlGaN电子阻挡层、Mg掺杂的p型AlGaN层、Mg掺杂的p型GaN层；所述步进AlGaN缓冲层采用脉冲激光沉积法生长在Si(111)衬底上；所述Si掺杂的n型AlGaN层、Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N多量子阱层、AlGaN电子阻挡层、Mg掺杂的p型AlGaN层、Mg掺杂的p型GaN层分别采用金属有机物气相沉积法生长在对应的步进AlGaN缓冲层、Si掺杂的n型AlGaN层、Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N多量子阱层、AlGaN电子阻挡层、Mg掺杂的p型AlGaN层上生长。2.如权利要求1所述的PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构，其特征在于，所述步进AlGaN缓冲层为Al组分渐变的AlGaN缓冲层，步进AlGaN缓冲层在Si(111)衬底上的生长温度为600-700℃，步进AlGaN缓冲层的层数为1-3，Al组分在0-0.8变化，薄膜总厚度为200-800nm。3.如权利要求1所述的PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构，其特征在于，所述Si掺杂的n型AlGaN层的生长温度为1000-1100℃，Si的掺杂浓度为5×1020-7×1020cm-3，薄膜厚度为2500-3500nm。4.如权利要求1所述的PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构，其特征在于，所述Al0.40Ga0.60N/Al0.50Ga0.50N多量子阱层包括生长在Si掺杂n型AlGaN层上的Al0.40Ga0.60N量子阱层和生长在Al0.40Ga0.60N量子阱层上的Al0.50Ga0.50N量子垒层；所述Al0.40Ga0.60N量子阱层的生长温度为800-900℃，厚度3-5nm；所述Al0.50Ga0.50N量子垒层的生长温度为900-1000℃，厚度10-15nm。5.如权利要求1所述的PLD结合MOCVD法在Si衬底上生长AlGaN基的紫外LED结构，其特征在于，所述AlGaN电子阻挡层的生长温度为1000-1100℃，厚度10-30nm。6.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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