非极性AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法技术

本发明专利技术公开了非极性AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法，所述非极性AlGaN基深紫外LED外延片包括：生长在r面蓝宝石衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的非掺杂a面AlGaN缓冲层、生长在所述非掺杂a面AlGaN层上的n型掺杂a面AlGaN层、生长在所述n型掺杂a面AlGaN层上的a面AlGaN多量子阱层、生长在所述a面AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN薄膜，本发明专利技术所制备的非极性AlGaN基深紫外LED外延片缺陷密度低、结晶质量好，电学、光学性能佳。

【技术实现步骤摘要】
非极性AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法
本专利技术涉及半导体器件
，特别涉及非极性AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法。
技术介绍
深紫外光在国防技术、信息科技、生物制药、环境监测、公共卫生、杀菌消毒等领域具有广大的应用前景。目前所采用的传统紫外光源是气体激光器和汞灯，但存在体积大、能耗高和污染等缺点。AlGaN基化合物半导体紫外发光二极管(LED)是一种固态紫外光源，具有体积小、效率高、寿命长、环境友好、低能耗和无污染等优点。高Al组分AlGaN材料是制备高性能深紫外LED不可替代的材料体系，无论在民用和军用方面都有重大需求，如在杀菌消毒、癌症检测、皮肤病治疗等医疗卫生领域，AlGaN基紫外光源，具有无汞污染、波长可调、体积小、集成性好、能耗低、寿命长等诸多优势。常规AlGaN基深紫外LED结构大多数是生长在c面蓝宝石衬底上。然而在c面蓝宝石上外延的AlGaN材料一般为c面，c面氮化物材料是极性材料，因此AlGaN基深紫外LED中存在极强的极化电场。极化电场来自于沿c轴方向的自发极化和压电极化。这种极化会使得深紫外LED的多量子阱区能带弯曲严重，电子和空穴的波函数在空间上分离，这种分离导致有源区内电子空穴的有效的复合几率降低，从而影响AlGaN基LED发光效率。同时，极化电场使得载流子输运受阻，最终导致载流子分布不均匀。因此，需要抑制材料内部的极化效应来改善器件的发光性能。但现有技术中提供的AlGaN基深紫外LED外延片各项性能还有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是非极性AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法，旨在解决现有技术中非极性AlGaN基深紫外LED外延片性能有待提高的问题。本专利技术实施例提供一种非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其中，包括：生长在r面蓝宝石衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的非掺杂a面AlGaN缓冲层、生长在所述非掺杂a面AlGaN层上的n型掺杂a面AlGaN层、生长在所述n型掺杂a面AlGaN层上的a面AlGaN多量子阱层、生长在所述a面AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN薄膜。优选的，所述低温AlN层的厚度为5～50nm。优选的，所述高温AlN层的厚度为200～500nm。优选的，所述非掺杂a面AlGaN缓冲层的厚度为500～1000nm。优选的，所述n型掺杂a面AlGaN层的厚度为3～5μm。优选的，所述a面AlGaN多量子阱层由7～10个周期的Al0.3Ga0.7N阱层和Al0.5Ga0.5N垒层构成。优选的，所述Al0.3Ga0.7N阱层的厚度为2～3nm，所述Al0.5Ga0.5N垒层的厚度为10～13nm。优选的，所述电子阻挡层为Al0.4Ga0.6N电子阻挡层，所述电子阻挡层的厚度为20～50nm。优选的，所述p型掺杂AlGaN薄膜的厚度为300～350nm。本专利技术实施例还提供一种如上所述的非极性AlGaN基深紫外LED外延片的制备方法，其中，包括：选取r面蓝宝石衬底；在所述r面蓝宝石衬底上低温AlN层；在所述低温AlN层上生长高温AlN层；在所述高温AlN层上生长非掺杂a面AlGaN缓冲层；在所述非掺杂a面AlGaN缓冲层上生长n型掺杂a面AlGaN层；在所述n型掺杂a面AlGaN层上外延生长a面AlGaN多量子阱层；在所述a面AlGaN多量子阱层上外延生长电子阻挡层；在所述电子阻挡层上外延生长p型掺杂AlGaN薄膜。本专利技术实施例提供了非极性AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法，所述非极性AlGaN基深紫外LED外延片包括：生长在r面蓝宝石衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的非掺杂a面AlGaN缓冲层、生长在所述非掺杂a面AlGaN层上的n型掺杂a面AlGaN层、生长在所述n型掺杂a面AlGaN层上的a面AlGaN多量子阱层、生长在所述a面AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN薄膜，本专利技术所制备的非极性AlGaN基深紫外LED外延片缺陷密度低、结晶质量好，电学、光学性能佳。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的非极性AlGaN基深紫外LED外延片的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的非极性AlGaN基深紫外LED外延片的制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例制备的非极性AlGaN基深紫外LED外延片的电致发光图谱。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。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。本专利技术实施例提供一种非极性AlGaN基深紫外LED外延片，如图1所示，包括：生长在r面蓝宝石衬底101上的低温AlN层102、生长在所述低温AlN层102上的高温AlN层103、生长在所述高温AlN层103上的非掺杂a面AlGaN缓冲层104、生长在所述非掺杂a面AlGaN层104上的n型掺杂a面AlGaN层105、生长在所述n型掺杂a面AlGaN层105上的a面AlGaN多量子阱层106、生长在所述a面AlGaN多量子阱层106上的电子阻挡层107、生长在所述电子阻挡层107上的p型掺杂AlGaN薄膜108。本专利技术实施例提供的非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其生长在r面蓝宝石衬底101上，缺陷密度低、结晶质量好，电学、光学性能好。通过在r面蓝宝石衬底上生长非极性AlGaN材料(包含非掺杂a面AlGaN缓冲层和n型掺杂a面AlGaN层)及多量子阱有源层，有效解决极性效应，有效改善了LED发光性能。本专利技术实施例中，对于极性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，包括：生长在r面蓝宝石衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的非掺杂a面AlGaN缓冲层、生长在所述非掺杂a面AlGaN层上的n型掺杂a面AlGaN层、生长在所述n型掺杂a面AlGaN层上的a面AlGaN多量子阱层、生长在所述a面AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，包括：生长在r面蓝宝石衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的非掺杂a面AlGaN缓冲层、生长在所述非掺杂a面AlGaN层上的n型掺杂a面AlGaN层、生长在所述n型掺杂a面AlGaN层上的a面AlGaN多量子阱层、生长在所述a面AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN薄膜。


2.根据权利要求1所述的非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述低温AlN层的厚度为5～50nm。


3.根据权利要求1所述的非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述高温AlN层的厚度为200～500nm。


4.根据权利要求1所述的非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述非掺杂a面AlGaN缓冲层的厚度为500～1000nm。


5.根据权利要求1所述的非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述n型掺杂a面AlGaN层的厚度为3～5μm。


6.根据权利要求1所述的非极性AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述a面AlGaN多量子阱层由7～10个周期的Al0.3G...

【专利技术属性】
技术研发人员：高芳亮，杨金铭，
申请(专利权)人：深圳市昂德环球科技有限公司，深圳市三航工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44