一种深紫外LED外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种深紫外LED外延结构及其制备方法，该深紫外LED外延结构包括衬底层以及功能层；所述功能层设置在所述衬底层的上表面，所述衬底层的下表面为朝向远离所述功能层的方向凸出的弧形面。该外延结构有助于提高深紫外光出光几率，从而改善深紫外LED的发光效率，延长深紫外LED的使用寿命。

A deep UV LED epitaxial structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种深紫外LED外延结构及其制备方法
本专利技术涉及一种深紫外LED外延结构及其制备方法，属于半导体光电子

技术介绍
深紫外LED作为一种新型的紫外光源，具有能耗低、体积小、集成性好、寿命长、环保无毒等优点，因此在杀菌、印刷、通讯、探测、紫外固化等领域具有广泛的应用前景，是当前III-族氮化物半导体最有发展潜力的领域和产业之一。现阶段，深紫外LED已经应用到医疗消毒、家用电器、汽车电子等领域。虽然深紫外LED应用前景广泛，但其较低的发光效率和远低于蓝白光的寿命严重制约着深紫外光的应用。原因在于一方面P型GaN对深紫外有强烈的吸收，量子阱发出的光有一大部分经过P型GaN而被吸收；另一方面光线在出射过程中会有一些被反射至封装支架的树脂粘结层，树脂粘结层不仅会吸收光线降低二次出射的几率，并且在吸收光线后性能会发生劣化，从而造成现阶段的深紫外LED发光元件存在发光元件最终的光取出效率低、光学透镜易脱落的缺陷。目前解决的方法是使深紫外LED以底发光的方式进行出光，虽然能够在一定程度上缓解由于P型GaN对光线的吸收而导致的光取出效率低，但是深紫外LED发光元件光取出效率低、光学透镜易脱落的缺陷并没有得到实质性的改善。
技术实现思路
本专利技术提供一种深紫外LED外延结构，该外延结构有助于提高深紫外光出光几率，从而改善深紫外LED的发光效率，延长深紫外LED的使用寿命。本专利技术还提供一种深紫外LED外延结构的制备方法，该制备方法步骤简单，可操作性强，有助于高效制备有助于提高深紫外光出光几率的外延结构。本专利技术还提供一种深紫外LED，包括上述深紫外LED外延结构，因此具有较为优异的发光效率以及理想的使用寿命。本专利技术提供一种深紫外LED外延结构，包括衬底层以及功能层；所述功能层设置在所述衬底层的上表面，所述衬底层的下表面为朝向远离所述功能层的方向凸出的弧形面。如上所述的深紫外LED外延结构，其中，所述弧形面的最高点距离所述衬底层下表面的垂直距离为10-800μm。如上所述的深紫外LED外延结构，其中，所述功能层在竖直方向上的投影与所述衬底层在竖直方向上的投影完全重合。如上所述的深紫外LED外延结构，其中，所述功能层按照远离所述衬底层的方向依次包括氮化铝层、非掺杂氮化铝镓层、N型氮化铝镓层、量子阱层、P型氮化铝镓层、P型氮化镓层。如上所述的深紫外LED外延结构，其中，所述衬底层选自蓝宝石、碳化硅以及石墨烯中的一种。本专利技术还提供一种上述任一所述的深紫外LED外延结构的制备方法，其包括以下步骤：1)在所述衬底层的上表面生长功能层；2)对所述衬底层的下表面进行图案化处理，使所述衬底层的下表面为朝向远离所述功能层的方向凸出的弧形面。如上所述的制备方法，其中，所述图案化处理为刻蚀处理。如上所述的制备方法，其中，所述图案化处理之前，还包括对所述衬底层的下表面进行研磨处理。如上所述的制备方法，其中，控制所述研磨处理的厚度为30-350μm。本专利技术还提供一种深紫外LED，包括上述任一所述的深紫外LED外延结构。本专利技术的深紫外LED外延结构通过对衬底层进行设置，使衬底层远离功能层的面为弧面，当深紫外LED以底面出光方式出光时，弧面结构能够改变光路，降低了深紫外光线在光学透镜发生全反射的概率，使更多的光线能够射出，从而能够提高深紫外LED的发光效率；此外，由于降低了光线在光学透镜发生全反射的概率，因此进一步减少了由于全反射而照射到光学透镜与支架顶端树脂粘结表面的深紫外光线，降低了树脂粘结层在长期吸收深紫外光线后发生老化而导致光学透镜脱落的风险，延长了深紫外LED的使用寿命。附图说明图1为本专利技术一实施例的深紫外LED外延结构的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，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。需要说明的是，在本专利技术中，衬底层的上表面是指衬底层靠近功能层的一面，衬底层的下表面是指衬底层远离功能层的一面。图1为本专利技术一实施例的深紫外LED外延结构的示意图，如图1所示，本实施例的深紫外LED外延结构包括衬底层1以及功能层2；功能层2设置在衬底层1的上表面，衬底层1的下表面为朝向远离功能层2的方向凸出的弧形面。本实施例的深紫外LED外延结构用于底面出光的深紫外LED。本实施例的深紫外LED外延结构的衬底层与现有技术的衬底层不同。具体地，本实施例的衬底层1的上表面为用于设置功能层2的平面，其下表面为凸出的弧形面且凸出方向背离功能层2的方向。即，本实施例深紫外LED外延结构的衬底层1的下表面为凸透镜结构。在具体应用时，将本实施例的深紫外LED外延结构置于具有开口的支架中，通过树脂粘结层将光学透镜设置于支架的开口处使深紫外外延结构被封装于支架中，其中，深紫外LED外延结构的衬底层1的弧形下底面靠近光学透镜，即采用底面出光方式。当深紫外LED外延结构通电发光后，深紫外光线会经衬底层1射出并透过光学透镜出射至支架的外部，此时，深紫外光线在经过衬底层1的弧面时会发生光路改变(相对于经过平面的光路)，从而降低了深紫外光线在经过光学透镜时光线被反射回支架内部的现象，能够使更多的深紫外光线在经过光学透镜时直接射出，因此本实施例的深紫外LED外延结构有助于提高光线的出射几率，增加深紫外LED的发光效率。此外，由于更多的深紫外光线在经过光学透镜时能够直接出射，减少了反射回支架内部的光线，因此树脂粘结层也避免了由于吸收过多深紫外光线而导致的性质劣化，降低了光学透镜从支架脱落的风险，有效延长了深紫外LED的使用寿命。本实施例的衬底层1可以选自蓝宝石、碳化硅以及石墨烯中的一种，其中，蓝宝石还可以是图形化蓝宝石，例如纳米柱图形蓝宝石。功能层2与本领域现有外延结构的功能层类似，在图1中，功能层2按照依次远离衬底层1的方向包括氮化铝层21、非掺杂氮化铝镓层22、N型氮化铝镓层23、量子阱层24、P型氮化铝镓层25、P型氮化镓层26。其中，非掺杂氮化铝镓层22可以为AlxGa1-xN(0.3≤x＜1)且厚度为200-1000nm，N型氮化铝镓层23为硅掺杂AlyGa1-yN(0.3≤y≤0.8)且厚度为100-4000nm，量子阱层24为AlmGa1-mN/AlnGa1-nN(0＜m＜1，0＜n＜1)多量子肼结构且周期厚度为5-40nm，P型氮化铝镓层25为超晶格电子阻挡层AluGa1-uN(0.2≤u≤0.8)且厚度为5-50nm，P型氮化镓层26为镁掺杂空穴注入层GaN且厚度为3-500nm。在一具体的实施方式中，弧形面的最高点距离衬底层1下表面的垂直距离H为10-800μm。具体地，如图1所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深紫外LED外延结构，其特征在于，包括衬底层以及功能层；所述功能层设置在所述衬底层的上表面，所述衬底层的下表面为朝向远离所述功能层的方向凸出的弧形面。/n

【技术特征摘要】
1.一种深紫外LED外延结构，其特征在于，包括衬底层以及功能层；所述功能层设置在所述衬底层的上表面，所述衬底层的下表面为朝向远离所述功能层的方向凸出的弧形面。


2.根据权利要求1所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述弧形面的最高点距离所述衬底层下表面的垂直距离为10-800μm。


3.根据权利要求1所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述功能层在竖直方向上的投影与所述衬底层在竖直方向上的投影完全重合。


4.根据权利要求1所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述功能层按照远离所述衬底层的方向依次包括氮化铝层、非掺杂氮化铝镓层、N型氮化铝镓层、量子阱层、P型氮化铝镓层、P型氮化镓层。


5.根据权利要求1所述的深紫外LED外延结构，其特征在于，所述衬底层选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小文，黄小辉，徐孝灵，康建，郑远志，陈向东，
申请(专利权)人：马鞍山杰生半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34