一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED及其制备方法，该深紫外LED包括依次层叠布置的蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、第一载流子注入效率改善层、第二载流子注入效率改善层、电子阻挡层、p型AlGaN空穴注入层和p型GaN接触层，第一载流子注入效率改善层为由若干Al

【技术实现步骤摘要】
一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电
，具体涉及一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED及其制备方法。

技术介绍

[0002]在通常的Al GaN基深紫外LED中，p型注入层和量子阱有源区之间会有一层组分较高的电子阻挡层，作用是用来阻挡来自于n型层的电子向p型层扩散，但电子阻挡层同时也会阻碍p型注入层的空穴向量子阱注入。在通常结构设计中，会折中综合考虑两方面的影响，电子阻挡层既不能太高，影响空穴注入效率，也不能太低，会降低电子阻挡效果，导致其发光效率不佳。另一方面，深紫外LED的p型材料通常采用组分较高的A l GaN材料，生长温度通常较高，导致Mg掺杂浓度一般偏低，也严重影响了深紫外LED器件的发光效率。
[0003]因此，亟需一种新的紫外LED方案解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED及其制备方法，解决现有技术中的由于电子阻挡层的结构设计而导致的深紫外LED器件的发光效率低下的技术问题。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED，包括依次层叠布置的蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、第一载流子注入效率改善层、第二载流子注入效率改善层、电子阻挡层、p型AlGaN空穴注入层和p型GaN接触层；
[0007]所述第一载流子注入效率改善层为由若干Al
a
Ga1‑
a
N层和Al
b
Ga1‑
b
N层周期交替组成的非故意掺杂的超晶格结构，且所述第一载流子注入效率改善层通过Al
a
Ga1‑
a
N层与所述量子阱有源层势垒接触，所述第一载流子注入效率改善层通过Al
b
Ga1‑
b
N层与所述第二载流子注入效率改善层势阱接触，所述第二载流子注入改善层的生长温度低于所述量子阱有源层的最低生长温度，且为使用Mg进行p型掺杂的AlGaN结构。
[0008]在一个实施例中，所述Al
a
Ga1‑
a
N层和所述Al
b
Ga1‑
b
N层满足50％≤b≤a≤100％。
[0009]在一个实施例中，所述第一载流子注入效率改善层的超晶格周期为1～50，且所述Al
a
Ga1‑
a
N层的厚度为0.1nm～20nm，Al
b
Ga1‑
b
N层的厚度为0.1nm～20nm。
[0010]在一个实施例中，所述第二载流子注入效率改善层为AlGaN单层结构，且Al组分为40％～100％。
[0011]在一个实施例中，所述第二载流子注入效率改善层的厚度为1nm～50nm，且整层采用Mg作为p型掺杂剂，掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
22
cm
‑3。
[0012]在一个实施例中，所述第二载流子注入效率改善层为由若干Al
x
Ga1‑
x
N层和Al
y
Ga1‑
y
N层周期交替组成的超晶格结构，且所述Al
x
Ga1‑
x
N层与所述第一载流子注入效率改善层的
Al
b
Ga1‑
b
N层势阱接触，所述Al
y
Ga1‑
y
N层与所述电子阻挡层接触。
[0013]在一个实施例中，所述Al
x
Ga1‑
x
N层和所述Al
y
Ga1‑
y
N层满足50％≤y≤x≤100％。
[0014]在一个实施例中，所述第二载流子注入效率改善层的超晶格周期为1～50，且整层采用Mg作为p型掺杂剂，掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
22
cm
‑3，所述Al
x
Ga1‑
x
N层的厚度为0.1nm～20nm，Al
y
Ga1‑
y
N层的厚度为0.1nm～20nm。
[0015]在一个实施例中，所述第二载流子注入改善层的生长温度低于所述量子阱有源层的最低生长温度20℃～300℃。
[0016]第二方面，本专利技术还提供一种上述具有注入效率改善层结构的深紫外LED的制备方法，包括如下步骤：
[0017](1)生长AlN本征层：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，然后升温至1200～1400℃，于AlN本征层中的缓冲层上生长AlN本征层，所述AlN本征层的总厚度为500～4000nm；
[0018](2)生长n型AlGaN电子注入层：降温至800～1200℃，于所述AlN本征层上生长n型AlGaN电子注入层，其中Al组分百分数为20～90％，厚度为500～4000nm；
[0019](3)生长电流扩展层：降温至700～1100℃，于所述n型AlGaN电子注入层上一侧生长电流扩展层；
[0020](4)生长量子阱有源层：维持700～1100℃，于所述电流扩展层上一侧生长量子阱有源层；
[0021](5)生长第一载流子注入效率改善层：维持700～1100℃不变，于所述量子阱有源层上生长第一载流子注入效率改善层，厚度为1～50nm；
[0022](6)生长第二载流子注入效率改善层：降温至500℃～1050℃，于所述第一载流子注入效率改善层上生长第二载流子注入效率改善层；
[0023](7)生长电子阻挡层：升温至700℃～1100℃，于所述第二载流子注入效率改善层上生长电子阻挡层，所述电子阻挡层为单层AlGaN结构或AlGaN/AlGaN超晶格结构，其平均Al组分为50％～100％，厚度为0.1nm～200nm；
[0024](8)生长p型AlGaN空穴注入层：在700～1100℃条件下，于所述电子阻挡层上生长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；
[0025](9)生长p型GaN接触层：在400～900℃条件下，于所述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。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供的具有注入效率改善层结构的深紫外LED及其制备方法，在量子阱有源层和电子阻挡层之间增设两层外延结构用于改善载流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有注入效率改善层结构的深紫外LED，其特征在于，包括依次层叠布置的蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、第一载流子注入效率改善层、第二载流子注入效率改善层、电子阻挡层、p型AlGaN空穴注入层和p型GaN接触层；所述第一载流子注入效率改善层为由若干Al
a
Ga1‑
a
N层和Al
b
Ga1‑
b
N层周期交替组成的非故意掺杂的超晶格结构，且所述第一载流子注入效率改善层通过Al
a
Ga1‑
a
N层与所述量子阱有源层势垒接触，所述第一载流子注入效率改善层通过Al
b
Ga1‑
b
N层与所述第二载流子注入效率改善层势阱接触，所述第二载流子注入改善层的生长温度低于所述量子阱有源层的最低生长温度，且为使用Mg进行p型掺杂的AlGaN结构。2.根据权利要求1所述的具有注入效率改善层结构的深紫外LED，其特征在于，所述Al
a
Ga1‑
a
N层和所述Al
b
Ga1‑
b
N层满足50％≤b≤a≤100％。3.根据权利要求2所述的具有注入效率改善层结构的深紫外LED，其特征在于，所述第一载流子注入效率改善层的超晶格周期为1～50，且所述Al
a
Ga1‑
a
N层的厚度为0.1nm～20nm，Al
b
Ga1‑
b
N层的厚度为0.1nm～20nm。4.根据权利要求1所述的具有注入效率改善层结构的深紫外LED，其特征在于，所述第二载流子注入效率改善层为AlGaN单层结构，且Al组分为40％～100％。5.根据权利要求4所述的具有注入效率改善层结构的深紫外LED，其特征在于，所述第二载流子注入效率改善层的厚度为1nm～50nm，且整层采用Mg作为p型掺杂剂，掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
22
cm
‑3。6.根据权利要求1所述的具有注入效率改善层结构的深紫外LED，其特征在于，所述第二载流子注入效率改善层为由若干Al
x
Ga1‑
x
N层和Al
y
Ga1‑
y
N层周期交替组成的超晶格结构，且所述Al
x
Ga1‑
x
N层与所述第一载流子注入效率改善层的Al
b
Ga1‑
b
N层势阱接触，所述Al
y
Ga1‑
y
N层与所述电子阻挡层接触。7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张骏，张毅，岳金顺，陈景文，
申请(专利权)人：苏州紫灿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：