一种深紫外光发光二极体外延结构、制备方法及发光装置制造方法及图纸

本申请公开了一种深紫外光发光二极体外延结构、制备方法及发光装置，半导体发光二极管包括：衬底、第一AlN层、第二AlN层、Al

【技术实现步骤摘要】
一种深紫外光发光二极体外延结构、制备方法及发光装置


[0001]本专利技术涉及发光二极管领域，具体地说，涉及一种深紫外光发光二极体外延结构、制备方法及发光装置。

技术介绍

[0002]近年来，由于固态半导体深紫外(UVB及UVC)LED光源有着安全，体积小，环保，高效，低能耗等特点，广泛应用于医疗，食品处理，细菌消杀等领域。UVB LED和UVC LED的主体材料为AlGaN系化合物半导体。为了降低UVB LED和UVC LED的制造成本，相关技术中主要使用三氧化二铝的蓝宝石做为MOCVD外延工艺的衬底。
[0003]由于晶格和热失配等原因，使用蓝宝石做为MOCVD外延工艺的衬底会导致AlGaN材料结晶质量变差，特别是随着多量子阱有源区的波长可发射出接近UVB波段及其以下的UVC波段，UVB LED和UVC LED结构中所需要的p型的AlGaN的组份相对也需要增加。
[0004]但是，随着AlGaN的组份增加造成AlGaN外延层的P型掺杂的载子浓度更不容易提高，当注入于多量子阱有源区的电子浓度及空穴浓度分布不均匀，除了无法增加发光的有源区中的多重量子阱的有效辐射复合几率以增加内部的量子效率外，由于电子的迁移率约为空穴的迁移率10倍左右，没有参与多重量子阱有源区有效辐射复合的多余电子则易逃离有源层而溢出到p
‑
区外延层而产生额外的辐射复合，还会导致偏长波长的寄生发光频谱发生，寄生发光频谱与有源区所产生的发光频谱合并会造成UVB LED和UVC LED的电激发光频谱半高宽增加，进而导致UVB LED和UVC LED发光的纯度不足够。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种深紫外光发光二极体外延结构、制备方法及发光装置，深紫外光发光二极体外延结构具有的多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层，能够使得深紫外光发光二极体外延结构具有较高的发光效率和发光纯度。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
[0007]第一方面，本申请提供一种深紫外光发光二极体外延结构，包括：
[0008]衬底；
[0009]位于所述衬底一侧表面的第一AlN层；
[0010]位于所述第一AlN层背离所述衬底一侧的第二AlN层；
[0011]位于所述第二AlN层背离所述衬底一侧的Al
a
Ga1‑
a
N/AlN/Al
b
Ga1‑
b
N过渡层；
[0012]位于所述Al
a
Ga1‑
a
N/AlN/Al
b
Ga1‑
b
N过渡层背离所述衬底一侧的N型Al
c
Ga1‑
c
N欧姆接触层；
[0013]位于所述N型Al
c
Ga1‑
c
N欧姆接触层背离所述衬底一侧的Al
x
Ga1‑
x
N第一量子垒层；
[0014]位于所述Al
x
Ga1‑
x
N第一量子垒层背离所述衬底一侧的Al
y
Ga1‑
y
N/Al
x
Ga1‑
x
N多量子阱有源层；
[0015]位于所述Al
y
Ga1‑
y
N/Al
x
Ga1‑
x
N多量子阱有源层背离所述衬底一侧的Al
z
Ga1‑
z
N第二
量子垒层；
[0016]位于所述Al
z
Ga1‑
z
N第二量子垒层背离所述衬底一侧的多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层，其中，所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层包括T个层组；
[0017]位于所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层背离所述衬底一侧的P型Al
f
Ga1‑
f
N欧姆接触层。
[0018]可选地，所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层的T个层组中每个层组包括一个Al
d
Ga1‑
d
N层和一个Al
e
Ga1‑
e
N层，3≤T≤10，T为正整数；
[0019]所述Al
d
Ga1‑
d
N层和Al
e
Ga1‑
e
N层交替排列。
[0020]可选地，所述T个层组包括T1个第一层组和T2个第二层组，T1+T2＝T，且T1＜T2，T1≥1，T2≥2；
[0021]所述第一层组的所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度大于第二层组的所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度，和/或，所述第一层组的所述Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度大于第二层组的所述的Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度；
[0022]所述第二层组位于所述第一层组背离所述第二量子垒层的一侧。
[0023]可选地，所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层中，0.6≤d≤0.7，0.3≤e≤0.5。
[0024]可选地，所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度、所述Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度以及所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层的厚度均小于100nm。
[0025]可选地，所述每个层组中所述的Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度为2nm～6nm，所述每个层组中所述的Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度为4nm～12nm。
[0026]可选地，所述所述第一层组的所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度为4nm，所述第一层组的所述的Al
e
Ga1‑
e...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深紫外光发光二极体外延结构，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底一侧表面的第一AlN层；位于所述第一AlN层背离所述衬底一侧的第二AlN层；位于所述第二AlN层背离所述衬底一侧的Al
a
Ga1‑
a
N/AlN/Al
b
Ga1‑
b
N过渡层；位于所述Al
a
Ga1‑
a
N/AlN/Al
b
Ga1‑
b
N过渡层背离所述衬底一侧的N型Al
c
Ga1‑
c
N欧姆接触层；位于所述N型Al
c
Ga1‑
c
N欧姆接触层背离所述衬底一侧的Al
x
Ga1‑
x
N第一量子垒层；位于所述Al
x
Ga1‑
x
N第一量子垒层背离所述衬底一侧的Al
y
Ga1‑
y
N/Al
x
Ga1‑
x
N多量子阱有源层；位于所述Al
y
Ga1‑
y
N/Al
x
Ga1‑
x
N多量子阱有源层背离所述衬底一侧的Al
z
Ga1‑
z
N第二量子垒层；位于所述Al
z
Ga1‑
z
N第二量子垒层背离所述衬底一侧的多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层，其中，所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层包括T个层组；位于所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层背离所述衬底一侧的P型Al
f
Ga1‑
f
N欧姆接触层。2.根据权利要求1所述的深紫外光发光二极体外延结构，其特征在于，所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层的T个层组中每个层组包括一个Al
d
Ga1‑
d
N层和一个Al
e
Ga1‑
e
N层，3≤T≤10，T为正整数；所述Al
d
Ga1‑
d
N层和Al
e
Ga1‑
e
N层交替排列。3.根据权利要求1所述的深紫外光发光二极体外延结构，其特征在于，所述T个层组包括T1个第一层组和T2个第二层组，T1+T2＝T，且T1＜T2，T1≥1，T2≥2；所述第一层组的所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度大于第二层组的所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度，和/或，所述第一层组的所述Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度大于第二层组的所述的Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度；所述第二层组位于所述第一层组背离所述第二量子垒层的一侧。4.根据权利要求2或3所述的深紫外光发光二极体外延结构，其特征在于，所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层中，0.6≤d≤0.7，0.3≤e≤0.5。5.根据权利要求4所述的深紫外光发光二极体外延结构，其特征在于，所述Al
d
Ga1‑
d
N层的厚度、所述Al
e
Ga1‑
e
N层的厚度以及所述多周期P型Al
d
Ga1‑
d
N/Al
e
Ga1‑
e
N电子阻挡层的厚度均小于100nm。6.根据权利要求2所述的深紫外光发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖穆人，刘召忠，蓝文新，袁文辉，林辉，杨小利，
申请(专利权)人：江西力特康光学有限公司，
类型：发明
国别省市：