紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构制备方法技术

本发明专利技术属于半导体器件技术领域，涉及一种紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法，该紫外LED外延结构包括衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。该紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法提供的技术方案具有结构简单、生产成本低、综合力学性能好、晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。

【技术实现步骤摘要】
紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构制备方法
本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法。
技术介绍
发光二极管(简称LED)可以直接把电能转化为光能。LED芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，在它里面电子占主导地位。当这两个半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流流过导线作用于这个芯片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。LED作为一种新型光源，由于具有环保、节能、寿命长、启动速度快、等优势而得到了空前的发展。紫外LED由于UVC波段(200nm～280nm)波长短，能量高，短时间内破坏微生物机体(细菌、病毒等病原体)细胞中分子结构，因此可以通过破坏微生物的DNA和RNA而阻止其繁殖，以实现高效快速的广谱杀菌效果，从而对水、空气和物体表面进行杀菌消毒，使细胞无法再生，广泛应用于如水、空气等的杀菌消毒。数据显示，仅以30mW/cm2的UVC紫外辐照强度，一秒钟即可对绝大部分细菌(包括目前正在蔓延的冠状病毒)实现近乎100％的杀灭，效果非常显著，可广泛应用于医疗卫生领域。在个人健康和家庭卫生领域，紫外光可用于水杯碗筷消毒、空气净化除菌、杀灭瞒虫、鞋袜杀菌除臭、婴儿奶瓶消毒等。但目前紫外LED正处于技术发展期，紫外LED外延结构一般都使用蓝宝石衬底或碳化硅衬底，但蓝宝石衬底或碳化硅衬底的核心技术均掌握在欧美、日韩等国际巨头手中，对我国LED产业发展形成专利壁垒；且现有的LED存在综合力学性能较差、晶格缺陷较大的问题。因此，亟需一种新型的紫外LED外延结构。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于解决现有紫外LED的综合力学性能较差、晶格缺陷较大的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种紫外LED外延结构，采用了如下所述的技术方案：该紫外LED外延结构包括：衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。在一些实施例中，所述衬底基材的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁和铋；且所述硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。在一些实施例中，所述紫外LED外延结构还包括层叠设置于所述p型电流扩展层顶面上的盖帽层；所述盖帽层包括GaN层，且所述盖帽层厚度为10～30nm。在一些实施例中，所述紫外LED外延结构还包括设置于所述衬底基材和n型电流扩展层之间的过渡层；所述过渡层包括AlN层，所述过渡层的厚度为50～70nm。在一些实施例中，所述有源发光结构包括层叠设置的第一有源发光层和第二有源发光层，且所述第一有源发光层层叠设置于所述n型电流扩展层的顶面上，所述第二有源发光层层叠设置于所述p型电流扩展层的底面上；所述第一有源发光层包括交替层叠设置的至少一InxGa1-xN量子阱层和至少一AlGaN势垒层，其中，0.001≤x≤0.01；所述第二有源发光层包括交替层叠设置的至少一InyGa1-yN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构；其中，0.001≤y≤0.01。在一些实施例中，所述第一有源发光层的厚度为3000～5000nm；且所述第一有源发光层的每一InxGa1-xN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm；所述第二有源发光层的厚度为4000～6000nm；且所述第二有源发光层的每一InyGa1-yN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm。在一些实施例中，所述有源发光结构还包括层叠设置的第一联结层和第二联结层，所述第一联结层和所述第二联结层均设置于所述第一有源发光层和所述第二有源发光层之间；其中，所述第一联结层层叠设置于所述第一有源发光层的顶面上。在一些实施例中，所述第一联结层包括AlN层，所述第一联结层的厚度为30～50nm；所述第二联结层包括AlN层，所述第二联结层的厚度为5～10nm。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种光源器件，所述光源器件包括根据上述的紫外LED外延结构。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种紫外LED外延结构的制备方法，采用了如下所述的技术方案：该紫外LED外延结构的制备方法用于制备上述的紫外LED外延结构，所述制备方法包括如下步骤：将硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋按质量比为50:38:6:3:2:1投入到矿热炉中制备衬底基材；通过气相外延生长方法，在所述衬底基材依次生长n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法主要有以下有益效果：该紫外LED外延结构通过采用合金材质的衬底层作为衬底基材，合金材料的衬底基材具有良好的综合力学性能，且晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小，能够适用于紫外LED外延结构，并提高该紫外LED外延结构的质量。总之，该紫外LED外延结构具有结构简单、生产成本低、综合力学性能好、晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，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。其中：图1是本专利技术一个实施例中紫外LED外延结构的结构示意图；图2是本专利技术另一个实施例中紫外LED外延结构的结构示意图。附图中的标号如下：100、紫外LED外延结构；1、衬底基材；2、过渡层；2a、AlN过渡层；3、n型电流扩展层；3a、n型GaN层；4、有源发光结构；41、第一有源发光层；42、第二有源发光层；43、第一联结层；43a、第一AlN联结层；44、第二联结层；44a、第二AlN联结层；5、p型电流扩展层；5a、p型GaN层；6、盖帽层；6a、GaN盖帽层。具体实施方式如本文所用之术语：“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本专利技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构包括衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构包括衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。


2.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述衬底基材的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁和铋；且所述硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。


3.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构还包括层叠设置于所述p型电流扩展层顶面上的盖帽层；
所述盖帽层包括GaN层，且所述盖帽层厚度为10～30nm。


4.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构还包括设置于所述衬底基材和n型电流扩展层之间的过渡层；
所述过渡层包括AlN层，所述过渡层的厚度为50～70nm。


5.根据权利要求1至4任一项所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述有源发光结构包括层叠设置的第一有源发光层和第二有源发光层，且所述第一有源发光层层叠设置于所述n型电流扩展层的顶面上，所述第二有源发光层层叠设置于所述p型电流扩展层的底面上；
所述第一有源发光层包括交替层叠设置的至少一InxGa1-xN量子阱层和至少一AlGaN势垒层，其中，0.001≤x≤0.01；
所述第二有源发光层包括交替层叠设置的至少一InyGa1-yN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构；其中，0.001≤y≤0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，吉爱华，
申请(专利权)人：深圳市光脉电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44