一种紫外LED外延片、外延生长方法及紫外LED芯片技术

本发明专利技术提供一种紫外LED外延片、外延生长方法及紫外LED芯片，外延生长方法包括在生长多量子阱层时，先生长阱层，当所述阱层生长结束后，控制TMIn通入，与NH3反应生成InN，所述InN经高温分解成In量子点，当所述In量子点分布在所述阱层后，生长垒层，其中，所述阱层为GaN层，所述垒层为AlGaN层，所述GaN层、所述In量子点和所述AlGaN层依次周期性的生长，由于在多量子阱层中含有In发光量子点，同时，In发光量子点没有实际厚度，从而在不影响紫外LED的发光波长的情况下，提高了紫外LED的发光效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED外延片、外延生长方法及紫外LED芯片


[0001]本专利技术涉及LED
，特别涉及一种紫外LED外延片、外延生长方法及紫外LED芯片。

技术介绍

[0002]过去十年中，AlGaN材料因其在紫外光电器件中的巨大应用潜力而备受关注，紫外LED具有光子能量高、波长短、体积小、功耗低、寿命长、环境友好等特点，在高显色指数白光照明、高密度光学数据储存、传感器、平版印刷、空气净化环保等领域具有广泛的应用。
[0003]然而，AlGaN基紫外LED的研制面临着许多的技术困难，其中值得大家关注的是，AlGaN基紫外LED内的量子效率相对蓝绿光发光二极管的偏低较多，严重限制了紫外发光二极管的性能。为了提高紫外LED的量子效率，需要制备高导电性的p型和n型AlGaN材料，以及高晶体质量的外延层和高内量子效率的量子阱结构，无疑增加了工艺难度及成本。
[0004]目前AlGaN基紫外LED内量子效率相对蓝绿光发光二极管偏低较多的原因主要是因为蓝绿光LED量子阱由InGaN/GaN组成，在量子阱内易形成富In的发光量子点，从而提高了发光效率。由于紫外LED的波长比较短，所以量子阱需由GaN/AlGaN或AlGaN/AlGaN组成，可以发现，量子阱中缺少富In的发光量子点，导致发光效率不高。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种紫外LED外延片、外延生长方法及紫外LED芯片，在不影响紫外LED发光波长的情况下，提高发光效率。
[0006]根据本专利技术实施例当中的一种紫外LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法包括：
[0007]在生长多量子阱层时，先生长阱层，当所述阱层生长结束后，控制TMIn通入，与NH3反应生成InN，所述InN经高温分解成In量子点，当所述In量子点分布在所述阱层后，生长垒层，其中，所述阱层为GaN层，所述垒层为AlGaN层，所述GaN层、所述In量子点和所述AlGaN层依次周期性的生长。
[0008]优选地，所述外延生长方法还包括：
[0009]提供一生长所需的蓝宝石衬底；
[0010]在所述蓝宝石衬底上依次外延生长AlN缓冲层，未掺杂的AlGaN层，N型掺杂AlGaN层，所述多量子阱层，电子阻挡层，P型掺杂GaN层及接触层。
[0011]优选地，所述GaN层的生长温度为900℃～1000℃，生长压力为50torr～200torr，当单个周期内所述GaN层生长结束后，通入所述TMIn的流量为100sccm～800sccm，单个周期内所述TMIn的通入时间为10s～60s，所述In量子的生成温度为1000℃～1100℃，压力为50torr～100torr，所述AlGaN层的生长温度为1000℃～1100℃，生长压力为50torr～100torr，其中，Al组分为0.1～0.5。
[0012]优选地，所述电子阻挡层的生长温度为1000℃～1100℃，生长压力为50torr～
100torr。
[0013]优选地，所述N型掺杂AlGaN层的生长温度为1100℃～1200℃，生长压力为50torr～100torr，其中，所述N型掺杂AlGaN层中掺杂有Si，所述Si的掺杂浓度为10
19
cm
‑3～10
20
cm
‑3，Al组分为0.2～0.6。
[0014]根据本专利技术实施例当中的一种紫外LED外延片，由上述的LED外延片的外延生长方法制得，包括多量子阱层，所述多量子阱层是由含有In量子点的阱层和垒层交替生长而成的周期性结构，所述阱层为GaN层，所述垒层为AlGaN层；
[0015]其中，单个周期所述GaN层的厚度为2nm～4nm，单个周期所述AlGaN层的厚度为8nm～20nm。
[0016]优选地，所述紫外LED外延片还包括蓝宝石衬底、AlN缓冲层，未掺杂的AlGaN层，N型掺杂AlGaN层，电子阻挡层，P型掺杂GaN层及接触层；
[0017]所述AlN缓冲层，所述未掺杂的AlGaN层，所述N型掺杂AlGaN层，所述多量子阱层，所述电子阻挡层，所述P型掺杂GaN层及所述接触层依次外延生长在所述蓝宝石衬底上。
[0018]优选地，所述AlN缓冲层的厚度为15nm～50nm，所述未掺杂的AlGaN层的厚度为1μm～3μm，所述N型掺杂AlGaN层的厚度为1μm～3μm，所述多量子阱层的厚度为50nm～288nm，所述电子阻挡层的厚度为20nm～100nm，所述P型GaN层的厚度为30nm～200nm，所述接触层的厚度为10nm～50nm。
[0019]优选地，所述电子阻挡层和所述接触层皆为AlGaN层。
[0020]根据本专利技术实施例当中的一种紫外LED芯片，包括上述的紫外LED外延片。
[0021]与现有技术相比：通过改变多量子阱层结构，在GaN层中分布有In量子点，形成包含In量子点的GaN层/AlGaN层的多量子阱层结构，具体的，由TMIn和NH3反应生成InN，InN在高温环境下分解成In发光量子点，分布在GaN阱层中，在多量子阱层结构中的In量子点实际并没有厚度，故不会影响紫外LED的发光波长，而分解产生的In发光量子点能够提高紫外LED的内量子效应，从而达到了提高发光效率的效果。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例一当中的LED外延片的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例二当中的LED外延片的外延生长方法的流程图。
具体实施方式
[0024]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0025]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0027]实施例一
[0028]请参阅图1，所示为本专利技术实施例一中的紫外LED外延片，包括蓝宝石衬底10、以及在蓝宝石衬底10上依次外延生长的AlN缓冲层20，未掺杂的AlGaN层30，N型掺杂AlGaN层40，多量子阱层50，电子阻挡层60，P型掺杂GaN层70及接触层80。
[0029]在本实施例当中，多量子阱层50是由含有In量子点的阱层和垒层交替生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法包括：在生长多量子阱层时，先生长阱层，当所述阱层生长结束后，控制TMIn通入，与NH3反应生成InN，所述InN经高温分解成In量子点，当所述In量子点分布在所述阱层后，生长垒层，其中，所述阱层为GaN层，所述垒层为AlGaN层，所述GaN层、所述In量子点和所述AlGaN层依次周期性的生长。2.根据权利要求1所述的紫外LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法还包括：提供一生长所需的蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上依次外延生长AlN缓冲层，未掺杂的AlGaN层，N型掺杂AlGaN层，所述多量子阱层，电子阻挡层，P型掺杂GaN层及接触层。3.根据权利要求1所述的紫外LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述GaN层的生长温度为900℃～1000℃，生长压力为50torr～200torr，当单个周期内所述GaN层生长结束后，通入所述TMIn的流量为100sccm～800sccm，单个周期内所述TMIn的通入时间为10s～60s，所述In量子的生成温度为1000℃～1100℃，压力为50torr～100torr，所述AlGaN层的生长温度为1000℃～1100℃，生长压力为50torr～100torr，其中，Al组分为0.1～0.5。4.根据权利要求2所述的紫外LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述电子阻挡层的生长温度为1000℃～1100℃，生长压力为50torr～100torr。5.根据权利要求2所述的紫外LED外延片的外延生长方法，其特征在于，所述N型掺杂AlGaN层的生长温度为1100℃～1200℃，生长压力为50torr～100torr，其中，所述N型掺杂AlGaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡加辉，刘春杨，吕蒙普，金从龙，顾伟，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：