一种紫外发光二极管结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种紫外发光二极管结构。所述紫外发光二极管结构包括：外延结构，所述外延结构包括沿指定方向依次设置的n型层、量子阱发光层和p型层；p电极和n电极，所述p电极与p型层配合，所述n电极与n型层配合；其中，所述p型层包括沿指定方向依次设置的p型电子阻挡层、隧穿层和p型接触层，所述隧穿层包括沿指定方向依次设置的p型Al1‑

【技术实现步骤摘要】
一种紫外发光二极管结构


[0001]本技术属于光电子制造
，具体涉及一种紫外发光二极管结构。

技术介绍

[0002]AlN基紫外LED光源具有高效节能，体积小，安全耐用，无汞环保，工作电压低及功耗低等优点，被广泛应用于荧光激发，水净化，光治疗，植物生长照明，紫外固化等领域。
[0003]目前AlN基发光二极管的外延结构通常包括形成在衬底上的三维岛状AlN生长层、二维恢复AlN生长层、n型AlGaN层、量子阱发光层和p型层，发光二极管通电后，载流子(包括n型AlGaN层的电子和p型层的空穴)会向量子阱发光层迁移，并在量子阱发光层中复合发光。
[0004]然而，现有紫外发光二极管的外延结构至少存在以下问题：1)p型层由于存在较高的受主激活能，导致其具有较低的电导率和较高的接触阻抗，从而导致较低的空穴注入效率；2)现有p型层一般采用GaN材料，GaN材料的能带宽度较AlGaN低，具有较强的吸光效应，进而导致取光效率较低。

技术实现思路

[0005]本技术的主要目的在于提供一种紫外发光二极管结构，通过对其外延结构进行优化，有效提升了p型层的空穴注入效率，并提升了发光亮度，克服了现有技术的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本技术采用的技术方案包括：
[0007]本技术实施例提供了一种紫外发光二极管结构，其包括：
[0008]外延结构，所述外延结构包括沿指定方向依次设置的n型层、量子阱发光层和p型层；
[0009]p电极和n电极，所述p电极与p型层配合，所述n电极与n型层配合；
[0010]其中，所述p型层包括沿指定方向依次设置的p型电子阻挡层、隧穿层和p型接触层，所述隧穿层包括沿指定方向依次设置的p型Al1‑
x
In
x
N层、InN层和n型Al1‑
y
In
y
N层，0＜x≤0.6，0＜y≤0.6。
[0011]进一步的，所述p型Al1‑
x
In
x
N层中的In组分含量沿指定方向逐渐增高。
[0012]进一步的，所述n型Al1‑
y
In
y
N层中的In组分含量沿指定方向逐渐降低。
[0013]在一些实施方案中，所述p型Al1‑
x
In
x
N层的厚度为5～10nm，所述InN层的厚度为1～3nm，所述n型Al1‑
y
In
y
N层的厚度为5～10nm。
[0014]在一些实施方案中，所述p型Al1‑
x
In
x
N层的掺杂浓度为10
19
～10
20
cm
‑3，所述n型Al1‑
y
In
y
N层的掺杂浓度为10
18
～10
19
cm
‑3。
[0015]进一步的，所述n型层包括n型AlGaN层。
[0016]进一步的，所述外延结构还包括三维岛状AlN生长层和二维恢复AlN生长层，所述三维岛状AlN生长层设置在衬底和二维恢复AlN生长层之间，所述二维恢复AlN生长层设置在三维岛状AlN生长层和n型层之间。
[0017]进一步的，所述紫外发光二极管结构还包括AlN缓冲层，所述AlN缓冲层设置在衬底和三维岛状AlN生长层之间。
[0018]进一步的，所述量子阱发光层包括多个Al
a
Ga1‑
a
N阱层和多个Al
b
Ga1‑
b
N垒层，且多个所述Al
a
Ga1‑
a
N阱层和Al
b
Ga1‑
b
N垒层交替层叠4～6个周期，其中0.3≤a≤0.5，0.5≤b≤0.8。
[0019]进一步的，所述衬底包括蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底中的任意一种。
[0020]与现有技术相比，本技术实施例提供的一种紫外发光二极管结构，通过在外延结构的p型层中设置隧穿层并对隧穿层的结构进行优化，降低了p型层的阻抗及工作电压，克服了深受主热电离的限制，增强了p型层的空穴注入，减少了P型层的吸光，进而增强了空穴和电子在量子阱发光层的辐射复合，有效提升了发光亮度。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本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技术中记载的一些实施例，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。
[0022]图1是本技术一典型实施例提供的一种紫外发光二极管结构示意图。
具体实施方式
[0023]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案，其提供的一种紫外发光二极管结构，能够降低p型层的阻抗和工作电压，增强p型层的空穴注入，进而增强空穴和电子在量子阱发光层的辐射复合，提高紫外发光二极管的发光效率。
[0024]如下将结合附图对本技术的技术方案、其实施过程及原理作进一步的解释说明。
[0025]请参阅图1，一种AlN基紫外发光二极管结构，其包括自下而上依次设置的蓝宝石衬底10、AlN缓冲层20、三维岛状AlN生长层30、二维恢复AlN生长层40、n型AlGaN层50、量子阱发光层60和p型层，所述p型层包括依次设置在量子阱发光层60上的p型电子阻挡层70、隧穿层80和p型接触层90。
[0026]其中，p电极100与p型接触层90电性接触，n电极101与n型AlGaN层50电性接触。
[0027]该AlN基紫外发光二极管结构还可以包括形成在器件表面的钝化层，此钝化层结构为发光二极管的常用结构，未在图1中示出。
[0028]进一步的，所述隧穿层80包括依次设置在p型电子阻挡层70的p型Al1‑
x
In
x
N层81、InN层82和n型Al1‑
y
In
y
N层83，0＜x≤0.6，0＜y≤0.6，所述p型Al1‑
x
In
x
N层81和InN层82形成第一异质结，所述n型Al1‑
y
In
y
N层83和InN层82形成第二异质结。
[0029]通过在p型层中引入隧穿层80，会在其形成的第一异质结和第二异质结的界面处产生极高的极化电荷密度，引起较高的极化电场，进而导致能带弯曲并穿过较薄的InN层82使得p型Al1‑
x
In
x
N层81一侧的价带带边和n型Al1‑
y
In
y
N层83一侧的导带带边对齐。由于P型Al1‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外发光二极管结构，包括：外延结构，所述外延结构包括沿指定方向依次设置的n型层、量子阱发光层和p型层；p电极和n电极，所述p电极与p型层配合，所述n电极与n型层配合；其特征在于，所述p型层包括沿指定方向依次设置的p型电子阻挡层、隧穿层和p型接触层，所述隧穿层包括沿指定方向依次设置的p型Al1‑
x
In
x
N层、InN层和n型Al1‑
y
In
y
N层，其中0＜x≤0.6，0＜y≤0.6。2.根据权利要求1所述的紫外发光二极管结构，其特征在于：所述p型Al1‑
x
In
x
N层中的In组分含量沿指定方向逐渐增高。3.根据权利要求1所述的紫外发光二极管结构，其特征在于：所述n型Al1‑
y
In
y
N层中的In组分含量沿指定方向逐渐降低。4.根据权利要求1所述的紫外发光二极管结构，其特征在于：所述p型Al1‑
x
In
x
N层的厚度为5～10nm；和/或，所述InN层的厚度为1～3nm；和/或，所述n型Al1‑
y
In
y
N层的厚度为5～10nm。5.根据权利要求1所述的紫外发光二极管结构，其特征在于：所述p型Al1‑
x
In
x
N层的掺杂浓度为10
19<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶章峰，王庶民，薛聪，董建荣，
申请(专利权)人：材料科学姑苏实验室，
类型：新型
国别省市：