本实用新型专利技术公开了一种提高UV LED出光效率的外延片，所述外延片从下到上依次为图形化蓝宝石衬底、超晶格缓冲层、3D GaN层、N型GaN层、N型AlGaN层、InGaN/GaN多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN接触层；所述超晶格缓冲层为由若干对AlN/AlGaN/GaN/AlGaN交替堆叠组成的超晶格结构；所述图形化蓝宝石衬底为镀有AlN的图形化蓝宝石衬底。通过本实用新型专利技术的外延片结构，一方面可以降低GaN外延层中的位错密度，从而提高量子阱中的辐射复合效率；另一方面在缓冲层质量提高对整个多量子阱的发光产生更少的吸光效应，从而可以有效的提高光的反射，提高UV LED的出光效率。LED的出光效率。LED的出光效率。
【技术实现步骤摘要】
一种提高UV LED出光效率的外延片
[0001]本技术涉及GaN基UV发光二极管领域，尤其是涉及一种提高UV LED出光效率的外延片。
技术介绍
[0002]GaN基的UV发光二极管具有体积小、亮度高、能耗小的特点，被广泛的应用于消毒、杀菌以及相关检测领域。目前，无论从技术上还是成本上尚不能生产和提供高品质大尺寸廉价GaN衬底材料，致使GaN基半导体材料的外延生长只能建立在异质衬底材料上。常用的c面偏角的蓝宝石衬底，由于高达14％的晶格失配和较大的热失配，在蓝宝石上外延的GaN中位错密度高达108cm-2
，降低了电子和空穴辐射复合的几率，从而影响LED的发光效率。另外一方面有源层发出的光很难全部透过GaN出射到空气之中。因为GaN的折射率为2.5而空气的折射率为1，两者相距较大，由于全反射的原因，只有在入射角在23.6
°
范围内的光才能出射，大部分光将被反射回来，导致LED的外量子效率降低。
[0003]为了解决上述问题人们进行了多方面的努力，对蓝宝石衬底进行图形化成为生长UV LED外延结构的主要基板，如何解决蓝宝石与GaN之间的一个完美过渡成为很多学者的研究重点。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是提供一种提高UV LED出光效率的外延片，解决现有UV LED外延片位错密度高、出光效率低的问题
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高UV LED出光效率的外延片，所述外延片从下到上依次为图形化蓝宝石衬底、超晶格缓冲层、3D GaN层、N型GaN层、N型AlGaN层、InGaN/GaN多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN接触层；所述超晶格缓冲层为由若干对AlN/AlGaN/GaN/AlGaN交替堆叠组成的超晶格结构；所述蓝宝石衬底为通过物理气相沉积法或化学气相沉积法镀有AlN的蓝宝石衬底。
[0006]优选的，所述图形化蓝宝石衬底表面的图形为周期0.5～1.5μm的孔洞结构，所述孔洞结构为上大下小的结构，其中上端孔径为0.3～1.2μm，下端孔径为0.2～1.0μm，深度为0.3～1.0μm。
[0007]进一步的，所述超晶格缓冲层中AlN/AlGaN/GaN/AlGaN的厚度比介于1:3:8:3～1:5:24:5之间。
[0008]优先的，所述超晶格缓冲层中AlN/AlGaN/GaN/AlGaN的周期重复数为5～20，超晶格缓冲层的总厚度为20～200nm。
[0009]本技术的有益效果：在普通UV LED结构中，超晶格缓冲层采用由若干对AlN/AlGaN/GaN/AlGaN交替堆叠组成的超晶格结构，一方面AlN与基板上的AlN能够很好的匹配减小晶格失配从而降低位错密度，接着AlGaN的生长，本身AlN与AlGaN的晶格失配较小，所以降低穿透位错的密度，继续进行GaN生长又不至于影响表面，随后是再次AlGaN生长，多次
循环生长可以最大限度的降低穿过量子阱区域的位错密度，从而提高电子和空穴在量子阱区域的辐射复合效率；另一方面，超晶格缓冲层是整个二极管吸光最多部分，通过我们结构生长，使得这些光有可能被再次出射，从提高LED的二次出光效率，且使用纳微米级孔洞结构图形化衬底可以有效提高LED的发光效率，减小反向漏电。
[0010]为了使本专利技术的目的，技术方案，优点更加明确的表述，下面结合图以及实例进行进一步的说明。应当理解，本专利技术中的图和实例是用来解释本专利技术，而并非限定此专利技术。
附图说明
[0011]图1为本技术的结构示意图。
[0012]图2为本技术中图形化蓝宝石衬底的结构示意图。
具体实施方式
[0013]实施例，如图1所示，一种提高UV LED出光效率的外延片，所述外延片从下到上依次为图形化蓝宝石衬底1、超晶格缓冲层2、3D GaN层3、N型GaN层4、N型AlGaN层5、InGaN/GaN多量子阱层6、P型AlGaN层7、P型GaN接触层8；所述图形化蓝宝石衬底为通过物理气相沉积法或化学气相沉积法镀有AlN的图形化蓝宝石衬底。
[0014]如图2所示，所述图形化蓝宝石衬底1表面的图形为周期0.5～1.5μm的孔洞结构101，所述孔洞结构101为上大下小的结构，其中上端孔径为0.3～1.2μm，下端孔径为0.2～1.0μm，深度为0.3～1.0μm。
[0015]所述超晶格缓冲层2为由若干对AlN/AlGaN/GaN/AlGaN交替堆叠组成的超晶格结构。即包括AlN层21、AlGaN层22、GaN层23、AlGaN层24，由上述4层结构重复堆叠而成。所述超晶格缓冲层中AlN/AlGaN/GaN/AlGaN的厚度比介于1:3:8:3～1:5:24:5之间。所述超晶格缓冲层中AlN/AlGaN/GaN/AlGaN的周期重复数为5～20，超晶格缓冲层的总厚度为20～200nm。通过优化AlN/AlGaN/GaN/AlGaN层的厚度比以及周期数都可以提高LED的发光效率。作为较优的技术方案，所述AlN/AlGaN/GaN/AlGaN的厚度比为1:4:16:4；AlN/AlGaN/GaN/AlGaN的周期重复数为12，超晶格缓冲层的总厚度为100nm。
[0016]上述提高UV LED出光效率的外延片的制备方法，具体包括以下步骤：
[0017]1)衬底处理：在MOCVD系统中将图形化蓝宝石衬底在温度为1100℃，纯氢气气氛里高温处理3-10分钟，对图形化蓝宝石衬底进行镀AlN处理；
[0018](2)在图形化蓝宝石衬底上生长超晶格缓冲层；先在图形化蓝宝石衬底上生长一层AlN层21，生长温度为950℃-1050℃，生长压力在50-150torr；在AlN层21上生长AlGaN层22，生长温度为750℃-850℃，压力为150-300orr；在AlGaN层22上生长GaN层23，生长温度为500-750℃，压力为200-500torr；在GaN层23上生长AlGaN层24，生长条件同AlGaN层22。在AlGaN层24上再次生长AlN层21、AlGaN层22、GaN层23、AlGaN层24，以此重复5～20，从而形成超晶格缓冲层；
[0019](3)在超晶格缓冲层上生长3D GaN层：在1000-1050℃下生长2μm的GaN；
[0020](4)在3D GaN层上生长N型GaN层：在1080-1130℃下生长2μm的GaN掺杂Si。
[0021](5)在N型GaN层上生长N型AlGaN层：在950-1050℃下生长0.2μm的AlGaN掺杂Si。
[0022](6)在N型AlGaN层上生长InGaN/GaN多量子阱层：In0.16Ga0.88N/GaN多量子阱，阱
的厚度为2.5nm，垒的厚度12nm。
[0023](7)在InGaN/GaN多量子阱层上生长N型AlGaN层：在950-1050℃下生长0.2μm的AlGaN掺杂Mg。
[0024](8)在N型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高UV LED出光效率的外延片，其特征在于：所述外延片从下到上依次为图形化蓝宝石衬底、超晶格缓冲层、3D GaN层、N型GaN层、N型AlGaN层、InGaN/GaN多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN接触层；所述超晶格缓冲层为由若干对AlN/AlGaN/GaN/AlGaN交替堆叠组成的超晶格结构；所述图形化蓝宝石衬底为镀有AlN的图形化蓝宝石衬底。2.如权利要求1所述的提高UV LED出光效率的外延片，其特征在于：图形化蓝宝石衬底表面的图形为周期0.5～1.5μm的孔洞结构，所述孔洞结构为上大下小的结构，其中上端孔径为0.3～1.2μm，下端孔径为0.2～1.0μm，深度为0.3～1.0μm。3...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐良，刘建哲，史伟言，孙海定，郭炜，夏建白，
申请(专利权)人：黄山博蓝特半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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