深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外发光二极管技术

本发明专利技术公开了一种深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外发光二极管，所述深紫外发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、成核层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述成核层包括依次层叠于所述缓冲层上的二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层和AlGaN成核层。本发明专利技术提供的深紫外发光二极管外延片能够降低深紫外发光二极管位错密度，降低量子阱非辐射复合效率，提升深紫外发光二极管发光效率。提升深紫外发光二极管发光效率。提升深紫外发光二极管发光效率。

【技术实现步骤摘要】
深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外发光二极管


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外发光二极管。

技术介绍

[0002]深紫外固体光源在杀菌、水质净化、生物化学与医学、高密度光学存储光源、荧光分析系统及相关信息传感领域都有广泛应用。
[0003]早期报道的紫外LED效率极低，发光波长400nm时，外量子效率在50％，随着波长进一步变短外量子效率急剧下降，在250nm时只有0.2％。这主要是由于在生长GaN和AlGaN材料是由Al原子与Ga原子的原子迁移率和粘合系数差别比较大，Al原子的迁移率较Ga原子低，而且粘合系数也更加的高，以至于在高Al组分的AlGaN材料生长过程中聚集形成大量的三维的岛状结构，从而难以在表面自由移动生长为光滑的二维平面，会直接大幅度的降低AlGaN的晶体质量。AlGaN材料中的缺陷密度较高，能达到10
10
cm
‑2‑
10
11
cm
‑2的位错密度，而GaN中的位错浓度则相对较低为108cm
‑2，这样高的位错密度会将这一区域变成非辐射复合中心，降低有源区内的辐射复合效率从而影响氮化物半导体器件的光电性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种深紫外发光二极管外延片，其降低深紫外发光二极管位错密度，降低量子阱非辐射复合效率，提升深紫外发光二极管发光效率。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种深紫外发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得上述性能良好的深紫外发光二极管外延片。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种深紫外发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、成核层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；
[0007]所述成核层包括依次层叠于所述缓冲层上的二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层和AlGaN成核层。
[0008]在一种实施方式中，所述二维AlGaN成核准备层的厚度为10nm
‑
100nm；
[0009]所述Al纳米点层的厚度为5nm
‑
50nm；
[0010]所述AlGa纳米团簇成核点层的厚度为50nm
‑
500nm；
[0011]所述AlGaN成核层的厚度为0.5μm
‑
5μm。
[0012]在一种实施方式中，所述二维AlGaN成核准备层中Al组分浓度为0.1
‑
1。
[0013]在一种实施方式中，所述AlGaN成核层中Al组分浓度为0.1
‑
1。
[0014]为解决上述问题，本专利技术提供了一种深紫外发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
[0015]准备衬底；
[0016]在所述衬底上依次沉积缓冲层、成核层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱
层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；
[0017]所述成核层包括依次层叠于所述缓冲层上的二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层和AlGaN成核层。
[0018]在一种实施方式中，在所述缓冲层上沉积所述二维AlGaN成核准备层包括以下步骤：
[0019]将反应室温度控制在700℃
‑
1000℃，压力控制在50torr
‑
300torr，通入N2和NH3作载气，通入N源、Ga源和Al源完成沉积。
[0020]在一种实施方式中，在所述二维AlGaN成核准备层上沉积所述Al纳米点层包括以下步骤：
[0021]先将反应室温度控制在900℃
‑
1100℃，压力控制在100torr
‑
500torr，通入N2作载气，通入Al源完成沉积。
[0022]在一种实施方式中，在所述Al纳米点层上沉积所述AlGa纳米团簇成核点层包括以下步骤：
[0023]将反应室温度控制在900℃
‑
1100℃，压力控制在100torr
‑
500torr，通入N2作载气，通入Al源和Ga源完成沉积。
[0024]在一种实施方式中，在所述AlGa纳米团簇成核点层上沉积所述AlGaN成核层包括以下步骤：
[0025]将反应室温度控制在1000℃
‑
1200℃，压力控制在50torr
‑
300torr，通入N2作载气，通入N2、NH3和H2作载气，通入Ga源、Al源和N源完成沉积。
[0026]相应地，本专利技术还提供一种深紫外发光二极管，所述深紫外发光二极管包括上文所述的深紫外发光二极管外延片。
[0027]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0028]本专利技术在缓冲层上生长了成核层，所述成核层包括依次层叠于所述缓冲层上的二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层和AlGaN成核层。其中，二维AlGaN成核准备层为Al纳米点层生长提供了平整的成核表面，减少其成核生长的接触角；所述Al纳米点层控制成核点的密度，而Al纳米点层成核点密度与后续层状结构的密度密切相关；所述AlGa纳米团簇成核点层引入Ga原子，使Al纳米点层继续长大，同时减少与后续AlGaN成核层的晶格失配，提高AlGaN成核层的晶体质量；所述AlGaN成核层的密度与深紫外外延层的位错密度息息相关，AlGaN成核层融合产生线缺陷，降低GaN外延层的晶体质量，而通过之前沉积二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层可以有效控制AlGaN成核层的密度来控制位错密度，降低缺陷密度，减少量子阱的非辐射复合效率，提高深紫外发光二极管的发光效率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提供的深紫外发光二极管外延片的结构示意图。
[0030]其中：衬底1、缓冲层2、成核层3、非掺杂AlGaN层4、N型AlGaN层5、多量子阱层6、电子阻挡层7、P型AlGaN层8、P型接触层9、二维AlGaN成核准备层31、Al纳米点层32、AlGa纳米团簇成核点层33、AlGaN成核层34。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术作进一步地详细描述。
[0032]除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
[0033]本专利技术中，所使用的“其组合”、“其任意组合”、“其任意组合方式”等中包括所列项目中任两个或任两个以上项目的所有合适的组合方式。
[0034]本专利技术中，“优选”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本专利技术保护范围的限制。
[0035]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深紫外发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、成核层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述成核层包括依次层叠于所述缓冲层上的二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层和AlGaN成核层。2.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述二维AlGaN成核准备层的厚度为10nm
‑
100nm；所述Al纳米点层的厚度为5nm
‑
50nm；所述AlGa纳米团簇成核点层的厚度为50nm
‑
500nm；所述AlGaN成核层的厚度为0.5μm
‑
5μm。3.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述二维AlGaN成核准备层中Al组分浓度为0.1
‑
1。4.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述AlGaN成核层中Al组分浓度为0.1
‑
1。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：准备衬底；在所述衬底上依次沉积缓冲层、成核层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述成核层包括依次层叠于所述缓冲层上的二维AlGaN成核准备层、Al纳米点层、AlGa纳米团簇成核点层和AlGaN成核层。6.如权利要求5所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，郑文杰，高虹，刘春杨，胡加辉，金从龙，
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：