本发明专利技术提供了一种深紫外发光二极管及其外延生长方法，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、第一电子阻挡层、电子蓄积层、量子阱有源层、第二电子阻挡层、空穴注入层以及欧姆接触层，其中，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度；本发明专利技术通过在第一电子阻挡层与量子阱有源层之间设置一层特殊材料的电子蓄积层，提高了第一电子阻挡层的等效势垒高度，进而对深紫外发光二极管的电子溢流效应起到很好的限制，同时能够提高注入到量子阱有源层中的电子浓度，最终提高深紫外发光二极管的发光效率。高深紫外发光二极管的发光效率。高深紫外发光二极管的发光效率。
【技术实现步骤摘要】
一种深紫外发光二极管及其外延生长方法
[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及其外延生长方法。
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]在深紫外发光二极管中，由于电子输运能力远远大于空穴输运能力，来源于N型掺杂的氮化铝镓材料构成的电子注入层的电子，往往会跨越多量子阱有源层输运至P型半导体区域，造成电子溢流，进而导致辐射复合效率降低。现有的深紫外发光二极管的结构设计中，通常会在多量子阱有源层远离衬底的一侧设置含铝组分比较高的氮化铝镓结构的电子阻挡层结构，以抑制电子溢流。然而，过强的电子阻挡会造成载流子辐射复合几率降低。
[0004]因此，亟需一种深紫外发光二极管及其外延生长方法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及其外延生长方法，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效率较低的技术问题。
[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、第一电子阻挡层、电子蓄积层、量子阱有源层、第二电子阻挡层、空穴注入层以及欧姆接触层；
[0007]其中，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度。
[0008]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层为氮化铝镓材料形成的单层结构，电子蓄积层中铝组分含量范围在40％至90％之间，电子蓄积层的厚度范围在0.1nm至500nm之间。
[0009]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层的掺杂浓度由电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面向电子蓄积层中远离衬底的一侧表面保持不变，量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为a，电子蓄积层的掺杂浓度为b；
[0010]其中，a和b之间的关系满足1E17 cm
‑3≤1.2a≤b≤3a≤1E20 cm
‑3。
[0011]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层的掺杂浓度由电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面向电子蓄积层中远离衬底的一侧表面线性上升，量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为c，电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面的掺杂浓度为d，电子蓄积层中远离衬底的一侧表面的掺杂浓度为e；
[0012]其中，c、d和e之间的关系满足c≤d≤1.2c≤e≤3c且1E17 cm
‑3≤c、d、e≤1E20 cm
‑3。
[0013]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层的掺杂浓度由电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面向电子蓄积层中远离衬底的一侧表面线性下降，量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为m，电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面的掺杂浓度为n，电子蓄积层中远离衬底的一侧表面的掺杂浓度为k；
[0014]其中，m、n和k之间的关系满足m≤k≤1.2m≤n≤3m且1E17 cm
‑3≤m、n、k≤1E20 cm
‑3。
[0015]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，第一电子阻挡层为氮化铝镓材料形成的单层结构，第一电子阻挡层中铝组分含量范围在40％至90％之间，第一电子阻挡层的厚度范围在0.1nm至500nm之间，第一电子阻挡层为N型掺杂层或者非故意掺杂层；
[0016]其中，当第一电子阻挡层为N型掺杂层时，第一电子阻挡层的掺杂浓度范围在1E15cm
‑3至1E18 cm
‑3之间。
[0017]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，第一电子阻挡层为第一子层和第二子层形成的复合结构，第一子层的材料为Al
x
Ga1‑
x
N，第二子层的材料为Al
y
Ga1‑
y
N，x和y之间的关系满足40％≤x＜y≤90％，第一子层的厚度范围在0.1nm至100nm之间，第二子层的厚度范围在0.2nm至200nm之间；
[0018]其中，第一电子阻挡层为N型掺杂层或者非故意掺杂层；当第一电子阻挡层为N型掺杂层时，第一电子阻挡层的掺杂浓度范围在1E15cm
‑3至1E18cm
‑3之间。
[0019]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，量子阱有源层的势垒中铝组份含量范围在40％至90％之间，量子阱有源层的势垒的厚度范围在1nm至30nm之间；量子阱有源层的势阱中铝组份含量范围在30％至80％之间，量子阱有源层的势阱的厚度范围在0.1nm至5nm之间。
[0020]在本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管中，深紫外发光二极管还包括N型电极和P型电极；
[0021]其中，电子注入层与第一电子阻挡层之间形成台阶状结构，且电子注入层的面积大于第一电子阻挡层的面积，P型电极设置于欧姆接触层上，N型电极设置于电子注入层的台阶结构处。
[0022]相应的，本专利技术实施例还提供一种深紫外发光二极管的外延生长方法，方法包括：
[0023]在一衬底上外延生长本征层；
[0024]在本征层上外延生长电子注入层；
[0025]在电子注入层上外延生长第一电子阻挡层；
[0026]在第一电子阻挡层上外延生长电子蓄积层；
[0027]在电子蓄积层上外延生长量子阱有源层；
[0028]在量子阱有源层上外延生长第二电子阻挡层；
[0029]在第二电子阻挡层上外延生长空穴注入层；
[0030]在空穴注入层上外延生长欧姆接触层；
[0031]其中，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度。
[0032]本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种深紫外发光二
极管及其外延生长方法，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、第一电子阻挡层、电子蓄积层、量子阱有源层、第二电子阻挡层、空穴注入层以及欧姆接触层，其中，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度；本专利技术通过在第一电子阻挡层与量子阱有源层之间设置一层特殊材料的电子蓄积层，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，提高了第一电子阻挡层的等效势垒高度，进而对深紫外发光二极管的电子溢流效应起到很好的限制，同时由于电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度，能够提高注入到量子阱有源层中的电子浓度，最终提高深紫外发光二极管的发光效率；另外，由于电子蓄积层设置于量子阱有源层靠近衬底的一侧，从而使得电子蓄积层不会影响空穴的输运能力。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例所提供的深紫外发光二极管的结构示本文档来自技高网...
【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、第一电子阻挡层、电子蓄积层、量子阱有源层、第二电子阻挡层、空穴注入层以及欧姆接触层；其中，所述电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，所述电子蓄积层的掺杂浓度高于所述量子阱有源层中势垒的掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子蓄积层为氮化铝镓材料形成的单层结构，所述电子蓄积层中铝组分含量范围在40％至90％之间，所述电子蓄积层的厚度范围在0.1nm至500nm之间。3.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子蓄积层的掺杂浓度由所述电子蓄积层中靠近所述衬底的一侧表面向所述电子蓄积层中远离所述衬底的一侧表面保持不变，所述量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为a，所述电子蓄积层的掺杂浓度为b；其中，a和b之间的关系满足1E17 cm
‑3≤1.2a≤b≤3a≤1E20 cm
‑3。4.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子蓄积层的掺杂浓度由所述电子蓄积层中靠近所述衬底的一侧表面向所述电子蓄积层中远离所述衬底的一侧表面线性上升，所述量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为c，所述电子蓄积层中靠近所述衬底的一侧表面的掺杂浓度为d，所述电子蓄积层中远离所述衬底的一侧表面的掺杂浓度为e；其中，c、d和e之间的关系满足c≤d≤1.2c≤e≤3c且1E17 cm
‑3≤c、d、e≤1E20 cm
‑3。5.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子蓄积层的掺杂浓度由所述电子蓄积层中靠近所述衬底的一侧表面向所述电子蓄积层中远离所述衬底的一侧表面线性下降，所述量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为m，所述电子蓄积层中靠近所述衬底的一侧表面的掺杂浓度为n，所述电子蓄积层中远离所述衬底的一侧表面的掺杂浓度为k；其中，m、n和k之间的关系满足m≤k≤1.2m≤n≤3m且1E17 cm
‑3≤m、n、k≤1E20 cm
‑3。6.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一电子阻挡层为氮化铝镓材料形成的单层结构，所述第一电子阻挡层中铝组分含量范围在40％至90％之间，所述第一电子阻挡层的厚度范围在0.1nm至50...
【专利技术属性】
技术研发人员：张骏，岳金顺，张毅，陈景文，王永忠，
申请(专利权)人：苏州紫灿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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