一种紫外LED及其制备方法技术

本申请实施例提供了一种紫外LED及其制作方法，该LED包括：衬底；缓冲层；电流扩展层；多量子阱有源层；超晶格电子阻挡层，其中，多量子阱有源层包括量子垒结构和量子阱结构，量子垒结构包括第一量子垒层、第二量子垒层和第三量子垒层，第二量子垒层的Al组分高于第一量子垒层和第三量子垒层的Al组分，使得量子垒结构中的Al组分呈阶梯状，以利用第二量子垒层较高的Al组分形成高势垒，从而实现较强的电子阻挡作用，同时利用第一量子垒层和第三量子垒层较低的Al组分，减小量子垒结构和量子阱结构之间的应力，削弱多量子阱有源层中的极化电场，提高多量子阱有源层的辐射复合速率，提高紫外LED的发光功率。

A UV LED and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED及其制备方法
本申请涉及半导体光电子
，尤其是一种紫外LED及其制备方法。
技术介绍
近来年，III-V族氮化物，由于其直接带隙半导体特性，具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等优异的物理特性，在电学、光学领域受到广泛的关注。其中，以GaN基为主要材料的蓝光、白光发光二极管已经实现了超过以往任何常规光源的效率，并且广泛应用于各种新兴行业。紫外LED由于其独特的物理和化学特性，因此，在工业固化、杀菌消毒、环境监测等方面都有重要应用，但是，现有紫光LED的发光功率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种紫外LED及其制备方法，以提高所述紫外LED的发光功率。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种紫外LED，包括：衬底；位于所述衬底第一表面的缓冲层；位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的电流扩展层；位于所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧的多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括M个量子垒结构和N个量子阱结构，M为大于1的正整数，N为大于1的正整数，其中，所述量子垒结构和所述量子阱结构交错排布；位于所述多量子阱有源层背离所述电流扩展层一侧的超晶格电子阻挡层；其中，所述量子垒结构包括第一量子垒层、第二量子垒层和第三量子垒层，所述第二量子垒层的Al组分高于所述第一量子垒层和所述第三量子垒层的Al组分。可选的，所述电流扩展层与所述多量子阱有源层中的量子垒结构相接触。可选的，所述超晶格电子阻挡层与所述多量子阱有源层中的量子垒结构相接触。可选的，所述M个量子垒结构中各量子垒结构中所述第二量子垒层中铝组分相同。可选的，所述M个量子垒结构中各量子垒结构中所述第二量子垒层中铝组分沿第一方向递增或递减，所述第一方向由所述电流扩展层指向所述超晶格电子阻挡层。可选的，所述量子阱结构中的铝组分小于所述量子垒结构中的铝组分。可选的，所述电流扩展层中的铝组分小于所述多量子阱有源层中的铝组分。可选的，所述量子垒结构中N型掺杂的掺杂浓度取值范围为3×1018cm-3～5x1018cm-3，包括端点值。可选的，所述量子垒结构的厚度取值范围为10nm～12nm，包括端点值；所述量子阱结构的厚度取值范围为2nm～3nm，包括端点值。一种紫外LED的制备方法，包括：步骤1：在衬底的第一表面形成缓冲层；步骤2：在所述缓冲层背离所述衬底一侧形成电流扩展层；步骤3：在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧形成多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括M个量子垒结构和N个量子阱结构，M为大于1的正整数，N为大于1的正整数，其中，所述量子垒结构和所述量子阱结构交错排布；步骤4：在所述多量子阱有源层背离所述电流扩展层一侧形成超晶格电子阻挡层；其中，所述量子垒结构包括第一量子垒层、第二量子垒层和第三量子垒层，所述第二量子垒层的Al组分高于所述第一量子垒层和所述第三量子垒层的Al组分。可选的，在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧形成多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括M个量子垒结构和N个量子阱结构，M为大于1的正整数，N为大于1的正整数，其中，所述量子垒结构和所述量子阱结构交错排布包括：在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧交替形成量子垒结构和量子阱结构，以在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧形成M个量子垒结构和N个量子阱结构，其中，M比N大1。可选的，所述量子垒结构的形成方法包括：步骤401：在第一转速和第一压力下，利用第一流量的铝源，生长第一量子垒层；步骤402：增加铝源的流量至第二流量，利用第二流量的铝源，生长第二量子垒层；步骤403：减小铝源的流量至第三流量，利用第三流量的铝源，生长第三量子垒层。可选的，利用第二流量的铝源，生长第二量子垒层包括：步骤4011：在第一时间段，通入第二流量的铝源；步骤4012：在第二时间段，停止通入所述铝源；重复步骤4011和步骤4012，直至所述第二量子垒层生长完成。可选的，所述第一时间段的取值范围为3s～10s，包括端点值；所述第二时间段的取值范围为3s～10s，包括端点值。可选的，所述第一压力的取值范围为100torr～200torr，包括端点值；所述第一转速的取值范围为200rpm～300rpm，包括端点值。可选的，所述量子阱结构的形成方法包括：在第二转速和第二压力下，在所述量子垒结构表面生长量子阱结构，所述第二转速大于所述第一转速，所述第二压力大于所述第一压力。本申请实施例所提供的紫外LED中，所述量子垒结构包括第一量子垒层、第二量子垒层和第三量子垒层，所述第二量子垒层的Al组分高于所述第一量子垒层和所述第三量子垒层的Al组分，从而使得量子垒结构中的Al组分呈阶梯状，利用第二量子垒层较高的Al组分形成高势垒，以实现较强的电子阻挡作用，同时利用具有较低Al组分的第一量子垒层和第三量子垒层，减小所述量子垒结构和所述量子阱结构之间的应力，削弱所述多量子阱有源层中的极化电场，减少所述多量子阱有源层中的能带弯曲，增加所述多量子阱有源层中的电子和空穴的波函数交叠，进而提高所述多量子阱有源层的辐射复合速率，提高所述紫外LED的发光功率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一个实施例提供的紫外LED的结构示意图；图2为本申请一个实施例提供的紫外LED中量子垒结构的结构示意图；图3为本申请另一个实施例提供的紫外LED中量子垒结构的结构示意图；图4为本申请一个实施例提供的紫外LED的制备方法的流程图；图5-图11为本申请一个实施例提供的紫外LED的制备方法中各工艺步骤完成后的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分描述，现有紫外LED的发光功率较低。研究发现，迄今为止，紫光LED利用了GaN基材料发射光谱中非常窄的一部分，虽然通过向GaN基材料中添Al可以实现在整个紫外波段中发光，但是由于受到紫外LED生产工艺水平的限制，紫外波段的大规模应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外LED，其特征在于，包括：/n衬底；/n位于所述衬底第一表面的缓冲层；/n位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的电流扩展层；/n位于所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧的多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括M个量子垒结构和N个量子阱结构，M为大于1的正整数，N为大于1的正整数，其中，所述量子垒结构和所述量子阱结构交错排布；/n位于所述多量子阱有源层背离所述电流扩展层一侧的超晶格电子阻挡层；/n其中，所述量子垒结构包括第一量子垒层、第二量子垒层和第三量子垒层，所述第二量子垒层的Al组分高于所述第一量子垒层和所述第三量子垒层的Al组分。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底第一表面的缓冲层；
位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的电流扩展层；
位于所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧的多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括M个量子垒结构和N个量子阱结构，M为大于1的正整数，N为大于1的正整数，其中，所述量子垒结构和所述量子阱结构交错排布；
位于所述多量子阱有源层背离所述电流扩展层一侧的超晶格电子阻挡层；
其中，所述量子垒结构包括第一量子垒层、第二量子垒层和第三量子垒层，所述第二量子垒层的Al组分高于所述第一量子垒层和所述第三量子垒层的Al组分。


2.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述电流扩展层与所述多量子阱有源层中的量子垒结构相接触。


3.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述超晶格电子阻挡层与所述多量子阱有源层中的量子垒结构相接触。


4.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述M个量子垒结构中各量子垒结构中所述第二量子垒层中铝组分相同。


5.根据权利要求4所述的紫外LED，其特征在于，所述M个量子垒结构中各量子垒结构中所述第二量子垒层中铝组分沿第一方向递增或递减，所述第一方向由所述电流扩展层指向所述超晶格电子阻挡层。


6.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述量子阱结构中的铝组分小于所述量子垒结构中的铝组分。


7.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述电流扩展层中的铝组分小于所述多量子阱有源层中的铝组分。


8.根据权利要求1-7任一项所述的紫外LED，其特征在于，所述量子垒结构中N型掺杂的掺杂浓度取值范围为3×1018cm-3～5x1018cm-3，包括端点值。


9.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述量子垒结构的厚度取值范围为10nm～12nm，包括端点值；所述量子阱结构的厚度取值范围为2nm～3nm，包括端点值。


10.一种紫外LED的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：在衬底的第一表面形成缓冲层；
步骤2：在所述缓冲层背离所述衬底一侧形成电流扩展层；
步骤3：在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧形成多量子阱有源层，所述多量子阱...

【专利技术属性】
技术研发人员：万志，卓祥景，蔺宇航，尧刚，程伟，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35