一种深紫外发光二极管制造技术

本发明专利技术提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、N型欧姆接触层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层、P型欧姆接触层以及P型电极，深紫外发光二极管还包括N型电极，电流扩展层与N型欧姆接触层之间形成台阶状结构，N型电极设置于N型欧姆接触层的台阶结构处，其中，深紫外发光二极管还包括设置于N型欧姆接触层与N型电极之间的改善层，改善层的材料包括GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN以及AlInGaN中的至少一种；上述深紫外发光二极管在N型电极与电子注入层之间形成了良好的欧姆接触，从而降低了深紫外发光二极管的工作电压，进而提高了深紫外发光二极管的外延结构的发光性能。紫外发光二极管的外延结构的发光性能。紫外发光二极管的外延结构的发光性能。

【技术实现步骤摘要】
一种深紫外发光二极管


[0001]本专利技术涉及半导体光电领域，尤其涉及一种深紫外发光二极管。

技术介绍

[0002]目前在紫外线中，波长在200纳米至350纳米的光线被称为深紫外线。而深紫外发光二极管因其高效、环保、节能、可靠等优势，在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大的应用价值，这些优势是普通的紫外发光二极管所无法比拟的。
[0003]然而，深紫外发光二极管目前存在着多个问题，影响电压、出光效率或发光均匀性：第一，在深紫外发光二极管的外延结构中，底层通常由高Al组分的AlGaN构成，随着AlGaN中的Al组分升高，其Si掺杂与激活都变的困难，常常难与接触电极形成良好的欧姆接触，进而影响了深紫外发光二极管的发光性能；第二，深紫外发光二极管中，由于AlGaN材料折射率、蓝宝石与空气存在着较大的折射率差异，大部分来自于量子阱有源区的出射光会在芯片内部不断反射，当出射光的方向指向N型电极时，最终会被N型电极吸收，影响了深紫外发光二极管的外量子效率。第三，深紫外发光二极管中通常存在着人眼可观察到的杂质光，而当杂质光的颜色不均一时，会误导使用者对于芯片性能的判断。量子阱有源区的出射光一方面会激发空穴注入层中的掺杂杂质能级发出的蓝紫色光，另一方面会激发电子注入层中的掺杂杂质能级而发出的黄绿色光，当二者比例不同时，杂质光的颜色会存在差异。
[0004]因此，亟需一种深紫外发光二极管以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种深紫外发光二极管，用于改善现有技术中深紫外发光二极管的外延结构的发光性能较差的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、N型欧姆接触层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层、P型欧姆接触层以及P型电极，深紫外发光二极管还包括N型电极，电流扩展层与N型欧姆接触层之间形成台阶状结构，N型电极设置于N型欧姆接触层的台阶结构处；
[0007]其中，深紫外发光二极管还包括设置于N型欧姆接触层与N型电极之间的改善层，改善层的材料包括GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN以及AlInGaN中的至少一种。
[0008]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，改善层的厚度范围在20nm至10000nm之间；改善层的铝组分含量小于或者等于电子注入层的铝组分含量；改善层的掺杂剂为Si，掺杂浓度范围在1E16cm
‑3至1E22cm
‑3之间。
[0009]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，改善层包括第一子改善层，第一子改善层包括Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N材料形成的单层结构或者Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
N/Al
m
In
n
Ga1‑
m
‑
n
N材料形成的复合结构；
[0010]其中，a、b、x、m、y以及n的取值均大于或者等于0且小于或者等于100％。
[0011]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，第一子改善层为N型掺杂层、P型掺杂层以及非故意掺杂层中的任意一种；
[0012]其中，当第一子改善层为N型掺杂层时，掺杂剂为Si，掺杂浓度范围在1E19cm
‑3至1E22cm
‑3之间；当第一子改善层为P型掺杂层时，掺杂剂为Mg，掺杂浓度范围在1E18cm
‑3至1E23cm
‑3之间。
[0013]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，改善层包括第二子改善层，第二子改善层包括多层堆叠结构，每一层堆叠结构包括由下至上层叠设置的第一子层以及第二子层，第一子层的材料为Al
j
Ga1‑
j
N，第二子层的材料为Al
k
Ga1‑
k
N，j和k之间的关系满足50％≤j≤k≤100％；
[0014]其中，第一子层的厚度为0.25λ*n1，第二子层的厚度为0.25λ*n2，λ为量子阱有源层出射光的中心波长，n1为第一子层的平均折射率，n2为第二子层的平均折射率。
[0015]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，第二子改善层为N型掺杂层、P型掺杂层以及非故意掺杂层中的任意一种；
[0016]其中，当第二子改善层为N型掺杂层时，掺杂剂为Si，掺杂浓度范围在1E19cm
‑3至1E22cm
‑3之间；当第二子改善层为P型掺杂层时，掺杂剂为Mg，掺杂浓度范围在1E18cm
‑3至1E23cm
‑3之间。
[0017]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，改善层包括第三子改善层，第三子改善层包括N型掺杂的AlGaN材料形成的单层结构；
[0018]其中，第三子改善层的掺杂浓度由第三子改善层中靠近衬底的一侧表面向第三子改善层中远离衬底的一侧表面线性上升。
[0019]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，第三子改善层为δ型硅掺杂的AlGaN材料；
[0020]其中，δ型硅掺杂的掺杂次数范围在1至50之间。
[0021]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，经过电子注入层发射的第一光线的波长范围在500nm至600nm之间，经过空穴注入层发射的第二光线的波长范围在400nm至500nm之间；
[0022]其中，第一光线与第二光线的比例范围在10％至1000％之间。
[0023]在本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管中，改善层包括第一子改善层、第二子改善层以及第三子改善层中的至少两种；
[0024]其中，第一子改善层包括Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N材料形成的单层结构或者Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
N/Al
m
In
n
Ga1‑
m
‑
n
N材料形成的复合结构，a、b、x、m、y以及n的取值均大于或者等于0且小于或者等于100％；
[0025]第二子改善层包括多层堆叠结构，每一层堆叠结构包括由下至上层叠设置的第一子层以及第二子层，第一子层的材料为Al
j
Ga1‑
j
N，第二子层的材料为Al
k
Ga1‑
k
N，j和k之间的关系满足50％≤j≤k≤100％，第一子层的厚度为0.25λ*n1，第二子层的厚度为0.25λ*n2，λ为量子阱有源层出射光的中心波长，n1为第一子层的平均折射率，n2为第二子层的平均折射率；
[0026]第三子改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深紫外发光二极管，其特征在于，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、N型欧姆接触层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层、P型欧姆接触层以及P型电极，所述深紫外发光二极管还包括N型电极，所述电流扩展层与所述N型欧姆接触层之间形成台阶状结构，所述N型电极设置于所述N型欧姆接触层的台阶结构处；其中，所述深紫外发光二极管还包括设置于所述N型欧姆接触层与所述N型电极之间的改善层，所述改善层的材料包括GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN以及AlInGaN中的至少一种。2.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述改善层的厚度范围在20nm至10000nm之间；所述改善层的铝组分含量小于或者等于所述电子注入层的铝组分含量；所述改善层的掺杂剂为Si，掺杂浓度范围在1E16cm
‑3至1E22cm
‑3之间。3.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述改善层包括第一子改善层，所述第一子改善层包括Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N材料形成的单层结构或者Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
N/Al
m
In
n
Ga1‑
m
‑
n
N材料形成的复合结构；其中，a、b、x、m、y以及n的取值均大于或者等于0且小于或者等于100％。4.根据权利要求3所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子改善层为N型掺杂层、P型掺杂层以及非故意掺杂层中的任意一种；其中，当所述第一子改善层为N型掺杂层时，掺杂剂为Si，掺杂浓度范围在1E19cm
‑3至1E22cm
‑3之间；当所述第一子改善层为P型掺杂层时，掺杂剂为Mg，掺杂浓度范围在1E18cm
‑3至1E23cm
‑3之间。5.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述改善层包括第二子改善层，所述第二子改善层包括多层堆叠结构，每一层所述堆叠结构包括由下至上层叠设置的第一子层以及第二子层，所述第一子层的材料为Al
j
Ga1‑
j
N，所述第二子层的材料为Al
k
Ga1‑
k
N，j和k之间的关系满足50％≤j≤k≤100％；其中，所述第一子层的厚度为0.25λ*n1，所述第二子层的厚度为0.25λ*n2，λ为所述量子阱有源层出射光的中心波长，n1为所述第一子层的平均折射率，n2为所述第二子层的平均折射率。6.根据权利要求5所述的深紫外发光...

【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
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