本发明专利技术公开了一种调控出光角的深紫外LED及其制备方法，该调控出光角的深紫外LED包括依次层叠布置的蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN本征层、电流扩展层、出光角调控层、多量子阱有源层、电子阻挡层、p型AlGaN空穴注入层和p型GaN接触层；出光角调控层为AlGaN单层结构或AlGaN多层周期结构，且出光角调控层中Al组分百分数大于多量子阱有源层中量子垒的Al组分百分数。本发明专利技术通过在多量子阱有源层与电流扩展层之间引入出光角调控层，提升了对多量子阱有源层的压应力，增加了深紫外LED的正面出光量，改善了深紫外LED的出光角，从而实现紫外杀菌效率的提高。外杀菌效率的提高。外杀菌效率的提高。
【技术实现步骤摘要】
一种调控出光角的深紫外LED及其制备方法
[0001]本专利技术涉及半导体光电领域，特别是一种调控出光角的深紫外LED及其制备方法。
技术介绍
[0002]Ⅲ族氮化物作为宽禁带半导体材料中的杰出代表，已经实现了高效的蓝绿光发光二极管(全称light
‑
emitting diodes，简称LED)、激光器等固态光源器件，其在平板显示、白光照明等应用方面取得了巨大成功。近年来，人们期望将这种高效的发光材料应用于紫外波段，以满足日益增长的紫外光源需求。紫外波段根据其生物效应通常可分为：长波紫外(即UVA，波长为320～400nm)、中波紫外(即UVB，波长为280～320nm)、短波紫外(即UVC，波长为200～280nm)以及真空紫外(即VUV，波长为10～200nm)。紫外线虽然不能被人类眼睛所感知，但其应用却非常广泛。长波紫外光源在医学治疗、紫外固化、紫外光刻、信息存储、植物照明等领域有着巨大的应用前景；而深紫外光包含中波紫外和短波紫外，则在杀菌消毒、水净化、生化探测、非视距通信等方面有着不可替代的作用。
[0003]目前，导致深紫外LED器件的发光效率低其中一部分原因在于取光效率低。取光效率指的是LED器件中实际出射光在量子阱有源区出射光的占比，取光效率主要与三个方面因素相关：
①
p型GaN的吸收；
②
p型电极的吸收；
③
n型电极的吸收。量子阱有源区的出射光存在TE和TM两个分量，其中TE模式的光传播方向为平行于晶体生长的c方向，可以从器件正面出射，而TM模式的光，其传播方向为垂直于晶体生长的c方向，侧向出射光在器件中会多次反射，最终表现出上述
①②③
三种吸收方式而造成取光效率降低。则如何解提升深紫外LED器件的正面出光量，成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于，提供一种调控出光角的深紫外LED及其制备方法，用于解决现有深紫外LED取光效率低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的第一解决方案为：一种调控出光角的深紫外LED，包括依次层叠布置的蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN本征层、电流扩展层、出光角调控层、多量子阱有源层、电子阻挡层、p型AlGaN空穴注入层和p型GaN接触层；出光角调控层为AlGaN单层结构或AlGaN多层周期结构，且出光角调控层中Al组分百分数大于多量子阱有源层中量子垒的Al组分百分数。
[0006]其中，出光角调控层为Al
x
Ga1‑
x
N单层结构时，电流扩展层中Al组分百分数为a，量子阱有源区中量子垒的Al组分百分数为b，量子阱有源区中量子垒的Al组分百分数为c，满足x≥a且x≥b+20％≥c+5％。
[0007]优选的，出光角调控层为Al
x
Ga1‑
x
N单层结构时，出光角调控层的厚度为0.1nm～500nm。
[0008]优选的，出光角调控层为Al
x
Ga1‑
x
N单层结构时，出光角调控层的掺杂浓度为1
ⅹ
10
12
～1
ⅹ
10
22
cm
‑3。
[0009]其中，出光角调控层为Al
y
Ga1‑
y
N/Al
z
Ga1‑
z
N多层周期结构时，电流扩展层中Al组分百分数为a，量子阱有源区中量子垒的Al组分百分数为b，量子阱有源区中量子垒的Al组分百分数为c，满足y
‑
5％≥z≥a且y
‑
5％≥z≥b+20％≥c+5％。
[0010]优选的，出光角调控层为Al
y
Ga1‑
y
N/Al
z
Ga1‑
z
N多层周期结构时，出光角调控层中，Al
y
Ga1‑
y
N层厚度为0.1nm～200nm，Al
z
Ga1‑
z
N层厚度为0.1nm～100nm。
[0011]优选的，出光角调控层为Al
y
Ga1‑
y
N/Al
z
Ga1‑
z
N多层周期结构时，出光角调控层的掺杂浓度为1
ⅹ
10
12
～1
ⅹ
10
22
cm
‑3。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提供的第二解决方案为：一种调控出光角的深紫外LED的制备方法，该制备方法用于制备前述第一解决方案中调控出光角的深紫外LED，包括如下步骤：
[0013](1)在400～800℃条件下，于蓝宝石衬底上生长AlN本征层中的缓冲层，厚度为10～50nm。
[0014](2)升温至1200～1400℃，于AlN本征层中的缓冲层上生长AlN本征层，AlN本征层的总厚度为500～4000nm。
[0015](3)降温至800～1200℃，于AlN本征层上生长n型AlGaN本征层，其中Al组分百分数为20～90％，厚度为500～4000nm。
[0016](4)维持步骤(3)的温度，停止通入SiH4掺杂，于n型AlGaN本征层上生长电流扩展层，其中Al组分百分数为20～90％，厚度为10～300nm。
[0017](5)升温至800～1300℃，于电流扩展层上生长出光角调控层，光角调控层的厚度为0.1～500nm。
[0018](6)降温至700～1100℃，于光角调控层上生长多量子阱有源层，其中多量子阱有源层的量子阱厚度为0.1～5nm且量子阱中Al组分百分数为20～90％，量子垒厚度为0.1～20nm且势垒中Al组分百分数为30～100％。
[0019](7)在700～1100℃条件下，于多量子阱有源层上生长电子阻挡层，厚度为1～50nm，Al组分百分数为10～100％。
[0020](8)在700～1100℃条件下，于电子阻挡层上生长p型AlGaN空穴注入层，Al组分百分数为10
‑
100％，厚度为1～50nm，并采用Mg作为p型掺杂剂。
[0021](9)在400～900℃条件下，于p型AlGaN空穴注入层上生长p型GaN接触层，厚度为1～20nm，并采用Mg作为p型掺杂剂。
[0022]其中，步骤(5)中出光角调控层的生长温度为T0，步骤(4)中电流扩展层的生长温度为T1，步骤(6)中多量子阱有源层的生长温度为T2，三者满足：T0≥T2≥T1。
[0023]其中，步骤(5)中出光角调控层的氨气用量为N0，步骤(4)中电流扩展层的氨气用量为N1，步骤(6)中多量子阱有源层的氨气用量为N2，三者满足：N0≤N1≤N2。
[0024]本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述调控出光角的深紫外LED包括依次层叠布置的蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN本征层、电流扩展层、出光角调控层、多量子阱有源层、电子阻挡层、p型AlGaN空穴注入层和p型GaN接触层；所述出光角调控层为AlGaN单层结构或AlGaN多层周期结构，且所述出光角调控层中Al组分百分数大于所述多量子阱有源层中量子垒的Al组分百分数。2.根据权利要求1中所述的调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述出光角调控层为Al
x
Ga1‑
x
N单层结构时，所述电流扩展层中Al组分百分数为a，所述量子阱有源区中量子垒的Al组分百分数为b，所述量子阱有源区中量子阱的Al组分百分数为c，满足x≥a且x≥b+20％≥c+5％。3.根据权利要求2中所述的调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述出光角调控层的厚度为0.1nm～500nm。4.根据权利要求2中所述的调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述出光角调控层的掺杂浓度为1
ⅹ
10
12
～1
ⅹ
10
22
cm
‑3。5.根据权利要求1中所述的调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述出光角调控层为Al
y
Ga1‑
y
N/Al
z
Ga1‑
z
N多层周期结构时，所述电流扩展层中Al组分百分数为a，所述量子阱有源区中量子垒的Al组分百分数为b，所述量子阱有源区中量子阱的Al组分百分数为c，满足y
‑
5％≥z≥a且y
‑
5％≥z≥b+20％≥c+5％。6.根据权利要求5中所述的调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述出光角调控层中，Al
y
Ga1‑
y
N层厚度为0.1nm～200nm，Al
z
Ga1‑
z
N层厚度为0.1nm～100nm。7.根据权利要求5中所述的调控出光角的深紫外LED，其特征在于，所述出光角调控层的掺杂浓度为1
ⅹ
10
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张骏，张毅，岳金顺，
申请(专利权)人：苏州紫灿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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