一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构。当今波长短于365nm的紫外光LED外延结构若采用氮化镓材料会有吸收波长短于365nm的光、造成较低的光取出效率和外部量子效率的问题，存在不足。本实用新型专利技术公开了一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述缓冲层、n型欧姆接触层、p型势垒层和n

An LED Epitaxy Structure for Improving Ultraviolet Light Removal with Wavelength Shorter than 365 nm

The utility model discloses an LED epitaxy structure for improving the extraction of ultraviolet light with a wavelength shorter than 365 nm. If GaN material is used in the epitaxy structure of ultraviolet LED with wavelength less than 365 nm, it will absorb light with wavelength less than 365 nm, which will cause low light extraction efficiency and external quantum efficiency, and there are some shortcomings. The utility model discloses an LED epitaxy structure which improves the wavelength of ultraviolet light extraction less than 365 nm, in which the buffer layer, the n-type ohmic contact layer, the p-type barrier layer and the n-type barrier layer are the buffer layer.

【技术实现步骤摘要】
一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构
本技术涉及LED外延成长
，尤其涉及一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构。
技术介绍
III族氮化物近年来产业逐渐转向紫外发光器件发展，紫外光LED目前已有商业应用，如空气和水的净化、紫外医疗、防伪鉴定、计算机数据存储、显示器、照明等等，皆有广阔的应用。随著III族氮化物在可见光领域的技术日渐成熟，研究者们将重心转向波长较短的紫外光，紫外光波段可分为：320-400nm长波紫外光(UVA)、280-320nm中波紫外光(UVB)、200-280nm短波紫外光(UVC)。其中短波紫外光波段200-280nm在大气中非常微量，UVC波段可直接破坏细菌和病毒里的脱氧核醣核酸(DNA)和核醣核酸(RNA)键结，杀菌效率最高。但现阶段氮化镓系紫外光LED发光效率和氮化镓系蓝光LED相比一直有偏低的问题,以波长280nm深紫外光LED为例,其内部量子效率已经可达60％以上，但外部量子效率却只有约3％，主要原因为光取出效率太差(只有约5％左右),这和目前常见的氮化镓系蓝光LED的发光效率(外部量子效率约50％)相比,有很大的提升空间。在氮化镓系LED中p型氮化镓的制作难度较n型氮化镓高,原因是p型氮化镓需要的活化能(约～200meV)较n型氮化镓的活化能(约～30meV)高,使p型氮化镓材料难制作,现今业界p型氮化镓的导电率只有约n型氮化镓的千分之一,使得氮化镓系LED的p型欧姆接触电极制作困难,这将大大的影响到氮化镓系LED的器件特性,为此,许多技术被提出,例如使用超晶格结构改进Mgdoping效率和使用p+/n+highdoping形成穿隧结等技术被提出,使在p型氮化镓材料上制作欧姆接触电极成可能。使用氮化镓系材料制作波长短于365nm的紫外光LED时,因为材料吸光问题,LED的主结构需使用氮化铝镓制作,但p型氮化铝镓比p型氮化镓更难制作,使得现行氮化镓系材料制作波长短于365nm紫外光LED的p型结构时,仍使用会吸收波长短于365nm紫外光的氮化镓。氮化镓材料的能系宽度为3.4eV,可知波长短于365nm的光即有机会被氮化镓材料所吸收,现今氮化镓系材料主要成长蓝光LED(波长主要分布在450nm～460nm),对氮化镓材料而言蓝光LED发出来的光不会被吸收,但使用氮化镓系材料成长波长短于365nm的紫外光LED时,外延结构即需使用带隙较大的氮化铝镓材料以避免吸收。当今波长短于365nm的紫外光LED由于其杀菌应用而被广泛的发展,其p型接触层一般是采用p型氮化镓而非p型氮化铝镓,主要是在p型氮化铝镓的接触层上很难制作欧姆接触电极,然而如上所述氮化镓又会吸收波长短于365nm的光,造成较低的光取出效率和外部量子效率，存在不足。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本技术提供了一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，解决了现有技术中光取出效率偏低的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，包括在衬底上依次生长的缓冲层、n型欧姆接触层、有源层、p型势垒层、n+型欧姆接触层；其中：所述缓冲层、n型欧姆接触层、p型势垒层和n+型欧姆接触层均由带隙宽度不小于二极管发光光子能量的氮化镓系材料所构成，所述衬底由蓝宝石材料所制成。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述缓冲层为膜厚约13nm～30nm的AlN薄膜。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述n型欧姆接触层材料均为AlxGa1-xN,其中0.2≦x≦1，所述n型欧姆接触层厚度在2-5um之间，所述n型欧姆接触层掺杂源为单质硅，掺杂浓度为在1E19cm-3。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述n型欧姆接触层材料为Al0.6Ga0.4N，所述n型欧姆接触层厚度为3.5um。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述有源层由阱层和垒层组成，所述阱层材料为Al0.4Ga0.6N，厚度为1-3nm，所述垒层材料为Al0.5Ga0.5N，厚度为8-12nm。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述阱层厚度为3nm，所述垒层厚度为10nm。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述p型势垒层材料均为AlxGa1-xN,其中0.2≦x≦1，所述p型势垒层厚度在20—100nm之间，所述p型势垒层掺杂源为金属镁，掺杂浓度为1E20-1E21cm-3。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述p型势垒层厚度为50nm。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述n+型欧姆接触层材料为AlxGa1-xN,其中0.1≦x≦1，所述n+型欧姆接触层厚度小于10nm，所述n+型欧姆接触层掺杂源为气体SiH4，掺杂浓度1E20-1E21cm-3之间。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述n+型欧姆接触层厚度为3nm。(三)有益效果与现有技术相比，本技术提供了一种具有提高波长短于365nm紫外光光取出的发光二极管外延结构，具备以下有益效果：该LED外延结构采用高掺杂(>1e19cm-3)且厚度薄(<10nm)的n+型氮化铝镓结构取代p型氮化镓作为接触层,利用界面穿隧效应使电极和n+型氮化铝镓结构形成欧姆接触，如此不需成长p型氮化镓去当电极的接触层，不让p型氮化镓层吸收紫外光而降低光取出效率。附图说明图1为本技术的结构示意图。附图标记：衬底1、缓冲层2、n型欧姆接触层3、有源层4、p型势垒层5、n+型欧姆接触层6。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，包括在衬底1上依次生长的缓冲层2、n型欧姆接触层3、有源层4、p型势垒层5、n+型欧姆接触层6；其中：所述缓冲层2、n型欧姆接触层3、p型势垒层5和n+型欧姆接触层6均由带隙宽度不小于二极管发光光子能量的氮化镓系材料所构成，所述衬底1由蓝宝石材料所制成。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述缓冲层2为膜厚约13nm～30nm的AlN薄膜。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述n型欧姆接触层3材料均为AlxGa1-xN,其中0.2≦x≦1，所述n型欧姆接触层3厚度在2-5um之间，所述n型欧姆接触层3掺杂源为单质硅，掺杂浓度为在1E19cm-3。一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其中：所述n型欧姆接触层3材料为Al0.6Ga0.4N，所述n型欧姆接触层3厚度为3.5um。一种提高波长短于365nm紫外光光取出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，包括在衬底(1)上依次生长的缓冲层(2)、n型欧姆接触层(3)、有源层(4)、p型势垒层(5)、n+型欧姆接触层(6)；其特征在于：所述缓冲层(2)、n型欧姆接触层(3)、p型势垒层(5)和n+型欧姆接触层(6)均由带隙宽度不小于二极管发光光子能量的氮化镓系材料所构成，所述衬底(1)由蓝宝石材料所制成。

【技术特征摘要】
1.一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，包括在衬底(1)上依次生长的缓冲层(2)、n型欧姆接触层(3)、有源层(4)、p型势垒层(5)、n+型欧姆接触层(6)；其特征在于：所述缓冲层(2)、n型欧姆接触层(3)、p型势垒层(5)和n+型欧姆接触层(6)均由带隙宽度不小于二极管发光光子能量的氮化镓系材料所构成，所述衬底(1)由蓝宝石材料所制成。2.根据权利要求1所述的一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其特征在于：所述缓冲层(2)为膜厚约13nm～30nm的AlN薄膜。3.根据权利要求1所述的一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其特征在于：所述n型欧姆接触层(3)材料为AlxGa1-xN,其中0.2≦x≦1，所述n型欧姆接触层(3)厚度在2-5um之间，所述n型欧姆接触层(3)掺杂源为单质硅，掺杂浓度为在1E19cm-3。4.根据权利要求3所述的一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其特征在于：所述n型欧姆接触层(3)材料为Al0.6Ga0.4N，所述n型欧姆接触层(3)厚度为3.5um。5.根据权利要求1所述的一种提高波长短于365nm紫外光光取出的LED外延结构，其特征在于：所述有源层(4)由阱层和垒层...

【专利技术属性】
技术研发人员：武良文，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36