一种紫外LED芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种紫外LED芯片及其制作方法，阱垒之间插入一层较薄的Al

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体光电子
，更具体地说，涉及一种紫外LED芯片及其制作方法。
技术介绍
近年来，由于GaN基材料优异的物理和化学特性，例如禁带宽度大、击穿电场高和电子饱和迁移率高等，在电学和光学领域受到广泛的关注与应用，比如，目前商业化应用较高的蓝绿光发光材料。然而，迄今为止只利用了GaN基材料发光谱中非常窄的一部分，通过向GaN基材料中添加Al，实现覆盖整个紫外波段的发光。同时，由于紫外光在工业固化、杀菌消毒和环境监测等领域的重要应用，市场前景极为广阔。但是，目前由于材料、结构和生产工艺等因素的限制，紫外LED的大规模应用依旧存在很多问题，例如电子束缚不足导致的溢流严重的问题，强极化电场引起的发光效率低下的问题，以及AlGaN晶体质量有待于进一步提升等问题，这些都给紫外LED商业化带来了巨大的挑战。目前，常规紫外LED芯片的量子阱结构主要为：InGaN/GaN，由于GaN势垒较低，无法有效束缚电子，电子溢流严重；InGaN/AlGaN，虽然可以有效束缚电子，但是这两种材料的晶格失配较大，极化电场加剧，从而降低发光效率；InGaN/AlInGaN，虽然这两种材料的晶格失配较小，但是，电子束缚能力有限。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种紫外LED芯片及其制作方法，技术方案如下：一种紫外LED芯片，所述紫外LED芯片包括：衬底；依次设置在所述衬底一侧的缓冲层和电流扩展层；设置在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧的多量子阱结构，其中，所述多量子阱结构包括多层在第一方向上堆叠设置的多量子阱叠层，所述多量子阱叠层包括在所述第一方向上依次设置的InGaN量子阱层、AlxInyGa1-x-yN插入层和AlGaN量子垒层，0＜x＜0.05，0＜y＜0.05；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层。可选的，在上述紫外LED芯片中，所述InGaN量子阱层的厚度为2nm-4nm。可选的，在上述紫外LED芯片中，所述AlxInyGa1-x-yN插入层的厚度为1nm-3nm。可选的，在上述紫外LED芯片中，所述AlGaN量子垒层的厚度为7nm-9nm。可选的，在上述紫外LED芯片中，所述AlGaN量子垒层中的Al组分高于所述AlxInyGa1-x-yN插入层中的Al组分。可选的，在上述紫外LED芯片中，在所述第一方向上，多层所述AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分和In组分固定不变。可选的，在上述紫外LED芯片中，在所述第一方向上，多层所述AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分和In组分均渐变增加。可选的，在上述紫外LED芯片中，在所述第一方向上，多层所述AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分和In组分均渐变减少。可选的，在上述紫外LED芯片中，在所述第一方向上，所述AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分渐变增加，In组分渐变减少；或，在所述第一方向上，所述AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分渐变减少，In组分渐变增加。一种紫外LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次形成缓冲层和电流扩展层；在所述电流扩展层背离所述缓冲层的一侧形成InGaN量子阱层；采用脉冲通源法，在所述InGaN量子阱层背离所述电流扩展层的一侧形成AlxInyGa1-x-yN插入层，0＜x＜0.05，0＜y＜0.05；在所述AlxInyGa1-x-yN插入层背离所述InGaN量子阱层的一侧形成AlGaN量子垒层。相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：本专利技术提供的一种紫外LED芯片，通过在InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层之间插入一层较薄的AlxInyGa1-x-yN插入层，由于AlxInyGa1-x-yN插入层其晶格常数介于InGaN和AlGaN之间，进而减少了阱垒之间的晶格失配，提高了阱垒界面的晶体质量，削弱了极化电场强度，有利于紫外LED芯片功率的提升。并且，AlxInyGa1-x-yN插入层通过能带调制，例如对该层的Al组分和In组分的掺杂梯度进行优化，可实现更有效的电子束缚和更均匀的空穴注入，从而使载流子在整个多量子阱结构区域分布更加均衡，有助于实现高光效的紫外LED芯片。并且，AlxInyGa1-x-yN插入层采用脉冲通源的方法生成，Al和In原子有足够的时间在表面进行迁移，有利于二维层状生长，同时也可以更精细的控制材料组分，进而可提高AlxInyGa1-x-yN插入层的晶体质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种紫外LED芯片的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分和In组分的示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分和In组分的示意图；图4为本专利技术实施例提供的又一种AlxInyGa1-x-yN插入层中Al组分和In组分的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种紫外LED芯片的制作方法的流程示意图；图6-图11为图5所示制作方法相对应的结构示意图；图12为本专利技术实施例提供的一种利用脉冲通源法生长AlxInyGa1-x-yN插入层的示意图；图13为图5所示制作方法相对应的结构示意图；图14为本专利技术实施例提供的另一种紫外LED芯片的制作方法的流程示意图；图15为图14所示制作方法相对应的结构示意图；图16为本专利技术实施例提供的又一种紫外LED芯片的制作方法的流程示意图；图17为图16所示制作方法相对应的结构示意图；图18为本专利技术实施例提供的又一种紫外LED芯片的制作方法的流程示意图；图19为图18所示制作方法相对应的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种紫外LED芯片的结构示意图。所述紫外LED芯片包括：衬底11。依次设置在所述衬底11一侧的缓冲层12和电流扩展层13。设置在所述电流扩展层13背离所述缓冲层12一侧的多量子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外LED芯片，其特征在于，所述紫外LED芯片包括：/n衬底；/n依次设置在所述衬底一侧的缓冲层和电流扩展层；/n设置在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧的多量子阱结构，其中，所述多量子阱结构包括多层在第一方向上堆叠设置的多量子阱叠层，所述多量子阱叠层包括在所述第一方向上依次设置的InGaN量子阱层、Al

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED芯片，其特征在于，所述紫外LED芯片包括：
衬底；
依次设置在所述衬底一侧的缓冲层和电流扩展层；
设置在所述电流扩展层背离所述缓冲层一侧的多量子阱结构，其中，所述多量子阱结构包括多层在第一方向上堆叠设置的多量子阱叠层，所述多量子阱叠层包括在所述第一方向上依次设置的InGaN量子阱层、AlxInyGa1-x-yN插入层和AlGaN量子垒层，0＜x＜0.05，0＜y＜0.05；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层。


2.根据权利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述InGaN量子阱层的厚度为2nm-4nm。


3.根据权利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述AlxInyGa1-x-yN插入层的厚度为1nm-3nm。


4.根据权利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述AlGaN量子垒层的厚度为7nm-9nm。


5.根据权利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，所述AlGaN量子垒层中的Al组分高于所述AlxInyGa1-x-yN插入层中的Al组分。


6.根据权利要求1所述的紫外LED芯片，其特征在于，在所述第一方向上，多层所述AlxInyGa1-x...

【专利技术属性】
技术研发人员：万志，卓祥景，尧刚，程伟，林志伟，
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