一种深紫外半导体发光二极管外延结构制造技术

本发明专利技术为一种深紫外半导体发光二极管外延结构。该外延结构沿着外延方向依次包括图形衬底、半导体缓冲层、n型半导体材料层、多量子阱层、p型电子阻挡层、p型半导体材料传输层；所述的图形衬底上刻蚀有凹槽，每个凹槽上，均向上垂直生长有一个空腔结构，空腔结构穿过半导体缓冲层、n型半导体材料层、多量子阱层，顶部位置为以下三种：第一种，聚合在p型电子阻挡层，空腔在p型电子阻挡层内的聚合深度为10～100nm，或者，第二种，继续穿过p型电子阻挡层，聚合在p型半导体材料传输层，空腔在p型半导体材料传输层内的聚合深度为10～500nm，或者，第三种，继续穿过p型电子阻挡层和p型半导体材料传输层，空腔不聚合，在p型半导体材料传输层表面显现为圆孔。本发明专利技术可以提高深紫外LED的内量子效率；并且量子阱中并入空腔结构，可以有效改善光的散射特性，提高深紫外发光二极管的光提取效率。

【技术实现步骤摘要】
一种深紫外半导体发光二极管外延结构
本专利技术的技术方案涉及半导体器件,具体地说是一种深紫外半导体发光二极管及其制备方法。
技术介绍
深紫外光是指波长小于300nm的紫外光。由于其波长较短，在传感、医学、消毒、光的固化以及水的净化等领域有极大的发展潜能。深紫外发光二极管(DUVLED)即是能发射深紫外光的发光二极管，相较于传统的汞灯，其具有使用寿命长、工作电压低、设计灵巧和无毒环保的一系列优点，因此受到了各界的广泛关注。AlGaN基DUVLED就是一种以AlGaN为p-n结的DUVLED，也是目前最为普遍的DUVLED。常规的AlGaN基DUVLED的是生长在蓝宝石衬底上，由于蓝宝石具有高透光性和较成熟的LED工艺。但是在蓝宝石衬底上生长高Al组分的n型AlGaN会产生严重的晶格失配和热膨胀系数失配，并且Al原子在蓝宝石的表面迁移率也较低。这些缺点严格限制了在平面蓝宝石衬底(FSS)上的高铝AlGaN的晶体质量。纳米图形衬底能够释放外延层中的应力，并且通过横向外延生长过程位错弯曲从而减少外延层的位错密度。因此当前图形蓝宝石图形衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深紫外半导体发光二极管外延结构，其特征为该外延结构沿着外延方向依次包括图形衬底、半导体缓冲层、n型半导体材料层、多量子阱层、p型电子阻挡层和p型半导体材料传输层；/n所述的图形衬底上刻蚀有凹槽，凹槽为规则或不规则的凹坑，尺寸在500nm～20μm之间；相邻凹槽之间的间距5～30μm；/n其中，图形衬底表面的每个凹槽上，均向上垂直生长有一个空腔结构，空腔结构穿过半导体缓冲层、n型半导体材料层、多量子阱层，顶部位置为以下三种：/n第一种，聚合在p型电子阻挡层，空腔在p型电子阻挡层内的聚合深度为10～100nm；/n或者，第二种，继续穿过p型电子阻挡层，聚合在p型半导体材料传输层，空腔在p型...

【技术特征摘要】
1.一种深紫外半导体发光二极管外延结构，其特征为该外延结构沿着外延方向依次包括图形衬底、半导体缓冲层、n型半导体材料层、多量子阱层、p型电子阻挡层和p型半导体材料传输层；
所述的图形衬底上刻蚀有凹槽，凹槽为规则或不规则的凹坑，尺寸在500nm～20μm之间；相邻凹槽之间的间距5～30μm；
其中，图形衬底表面的每个凹槽上，均向上垂直生长有一个空腔结构，空腔结构穿过半导体缓冲层、n型半导体材料层、多量子阱层，顶部位置为以下三种：
第一种，聚合在p型电子阻挡层，空腔在p型电子阻挡层内的聚合深度为10～100nm；
或者，第二种，继续穿过p型电子阻挡层，聚合在p型半导体材料传输层，空腔在p型半导体材料传输层内的聚合深度为10～500nm；
或者，第三种，继续穿过p型电子阻挡层和p型半导体材料传输层，空腔不聚合，在p型半导体材料传输层表面显现为圆孔。


2.如权利要求1所述的深紫外半导体发光二极管外延结构，其特征为所述的空腔结构为锥形结或圆柱状，当为锥形时，锥度在0.75～0.85之间。


3.如权利要求1所述的深紫外半导体发光二极管外延结构，其特征为所述凹槽的投影形状为圆形或矩形，深度在200nm～20μm之间。


4.如权利要求1所述的深紫外半导体发光二极管外延结构，其特征为所述的凹槽规则排列，在衬底上形成矩形阵列或环形放射状排列图形。


5.如权利要求1所述的深紫外半导体发光二极管外延结构，其特征为所述图形衬底为蓝宝石、SiC、Si、AlN、GaN或石英玻璃图形衬底，沿着外延生长方向的不同可以分成极性面[0001]衬底、半极性面[11-22]衬底或非极性面[1-100]衬底；
所述半导体缓冲层为AlN，厚度为0.1～10μm，具有空腔结构；
所述n型半导体材料层的材质为硅掺杂n型Alx1Ga1-x1N，应保证各组分系数0≤x1≤1，1≥1-x1-y1≥0，厚度为0.1～10μm；
所述多量子阱层材质为Alx2Ga1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇辉，张沐垚，张紫辉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12