本发明专利技术公开了一种基于AlGaN的多量子阱层及深紫外发光二极管。所述基于AlGaN的多量子阱层设置于p型电子阻挡层之下，最后一层量子势垒层在距离p型电子阻挡层还有10～12nm处开始阶梯渐变Al组分，从0.56依次阶梯递减至0.48，再依次阶梯递增至0.56，每个阶梯渐变量相同，而其中最后一个子量子势垒层的Al组分增加至0.64，同时相关子量子势垒层的厚度满足特定条件，从而能够提高空穴注入、减轻量子限制斯塔克效应和有效利用多量子阱中载流子分布不均匀这个特性，提高载流子辐射复合效率，进而提高基于AlGaN的深紫外发光二极管的内量子效率。效率。效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于AlGaN的多量子阱层和深紫外发光二极管
[0001]本专利技术涉及发光二极管，特别涉及一种基于AlGaN的多量子阱层和深紫外发光二极管。
技术介绍
[0002]在紫外线中，波长在200nm至280nm的光线被称为深紫外线。AlGaN基深紫外发光二极管因其环保、尺寸小、寿命长等优点，在空气和水的净化、生化检测、杀菌消毒、不可见光通信等领域具有巨大的发展潜力以及应用市场，这些优势是普通的紫外发光二极管所无法比拟的。
[0003]经过几十年的研究发展，AlGaN基深紫外发光二极管的内量子效率已得到了很大的提高。然而，目前的AlGaN基深紫外发光二极管与已全面商业化的可见光发光二极管相比，其内量子效率值仍旧非常不理想，难以满足市场需求。到目前为止，已经提出了许多可能的机制来解释内量子效率低下的原因，例如自热效应、空穴注入效率低、电子泄漏、俄歇复合、量子限制斯塔克效应和载流子在有源区中的不均匀分布。在上述的机制中，空穴注入效率低、量子限制斯塔克效应和非均匀载流子分布在这一问题中起着重要的作用。由于空穴漂移速率相对于电子较慢，造成空穴注入到有源区的效率低和大量的载流子在靠近p型区域侧的多量子阱中积累问题，还有最后一个量子势垒与电子阻挡层存在晶格失配，形成极化效应问题，这些问题最终导致低的辐射复合效率和内量子效率。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种基于AlGaN的多量子阱层，对最后一个量子势垒层进行特殊设计，形成一个非对称的量子阱，能够提高空穴注入、减轻量子限制斯塔克效应和有效利用多量子阱中载流子分布不均匀这个特性，提高载流子辐射复合效率，进而提高基于AlGaN的深紫外发光二极管的内量子效率。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供包含上述基于AlGaN的多量子阱层的深紫外发光二极管。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于AlGaN的多量子阱层，设置于p型电子阻挡层之下，包括M层量子阱层和M+1层量子势垒层；M大于或等于3；所述量子阱层和量子势垒层交替层叠设置；所述M层量子阱层的材料均为Al
0.46
Ga
0.64
N；第1~M层量子势垒层的材料均为Al
0.60
Ga
0.40
N；第M+1层量子势垒层的材料为Al
x
Ga1‑
x
N，x表示Al的组分含量；第M+1层量子势垒层包括N层子量子势垒层；N大于或等于7；第1层子量子势垒层设于第M层量子阱层之上；所述第1层子量子势垒层的材料为Al
0.60
Ga
0.40
N；第N层子量子势垒层的材料中Al的组分含量x等于p型电子阻挡层中Al组分含
量；对于第2层~第N
‑
1层子量子势垒层，x的取值从0.56依次阶梯递减至0.48，再依次阶梯递增至0.56，每个阶梯渐变量相同；所述第2层~第N层子量子势垒层的厚度之和为10～12nm，且满足以下条件：令x为0.48的子量子势垒层为第N0层，其厚度为x0；则第1层~第N0‑
1层，第N0+1层~第N层子量子势垒层的厚度之和不等于2x0。
[0007]优选的，N的取值为 7~11。
[0008]优选的，第M+1层量子势垒层的厚度为20～24nm。
[0009]优选的，所述量子阱层的厚度为1～3nm。
[0010]优选的，对于第1~M层量子势垒层，每层量子势垒层的厚度为10～12nm。
[0011]优选的，所述p型电子阻挡层材料为Al
0.64
Ga
0.36
N。
[0012]优选的，对于第2层~第N
‑
1层子量子势垒层，每个阶梯渐变量为0.02~0.05。
[0013]优选的，所述N层子量子势垒层中，x的取值依次为0.60、0.56、0.52、0.48、0.52、0.56、0.64。
[0014]一种深紫外发光二极管，包括所述的基于AlGaN的多量子阱层。
[0015]具体的，从下至上依次包括衬底、缓冲层、n型AlGaN外延层、所述基于AlGaN的多量子阱层、p型电子阻挡层、p型AlGaN层和p型GaN层，所述p型GaN层上设置有p型电极，所述的n型AlGaN外延层上设置有n型电极。
[0016]优选的，所述的衬底为蓝宝石衬底，且为r面、m面或a面中的任意一种。
[0017]优选的，所述的缓冲层材料为AlN，且厚度为2～3μm。
[0018]优选的，所述的n型AlGaN外延层材料为Al
0.58
Ga
0.42
N，掺杂为Si，Si的掺杂浓度为3.5
×
10
18
～5
×
10
18
cm
‑3，且厚度为1.2～1.5μm。
[0019]优选的，所述的p型电子阻挡层材料为Al
0.64
Ga
0.36
N，厚度为10～12nm，且掺杂Mg，其中Mg的掺杂浓度为1.4
×
10
18
～2
×
10
18
cm
‑3。
[0020]优选的，所述的p型AlGaN层材料为Al
0.58
Ga
0.42
N，厚度为10～12nm，且掺杂Mg，其中Mg的掺杂浓度为2.2
×
10
18
～3
×
10
18
cm
‑3。
[0021]优选的，所述的p型GaN层掺杂为Mg，Mg的掺杂浓度为1
×
10
19
～1
×
10
21
cm
‑3，且厚度为50～100nm。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术的基于AlGaN的多量子阱层，通过对最后一个量子势垒层进行特殊设计，最后一个量子势垒层在距离p型电子阻挡层还有10～12nm处开始阶梯渐变Al组分，从0.56依次阶梯递减至0.48，再依次阶梯递增至0.56，每个阶梯渐变量相同，而最后一个子量子势垒层的Al组分增加至0.64，同时相关子量子势垒层的厚度满足本申请的特定条件，从而形成一个非对称的量子阱，载流子的分布不均匀特性得到了应用，电子与空穴在非对称量子阱重新结合；并且由于Al组分含量阶梯渐变产生极化感应电场，改善了空穴的注入，同时最后一个子量子势垒层的Al组分含量与p型电子阻挡层的Al组分含量相同，减轻晶格失配，从而减少极化效应的形成，提高了载流子辐射复合效率，进而提高了基于AlGaN的深紫外发光二极管的内量子效率。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的实施例的深紫外发光二极管的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术的实施例的深紫外发光二极管的最后本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于AlGaN的多量子阱层，设置于p型电子阻挡层之下，其特征在于，包括M层量子阱层和M+1层量子势垒层；M大于或等于3；所述量子阱层和量子势垒层交替层叠设置；所述M层量子阱层的材料均为Al
0.46
Ga
0.64
N；第1~M层量子势垒层的材料均为Al
0.60
Ga
0.40
N；第M+1层量子势垒层的材料为Al
x
Ga1‑
x
N，x表示Al的组分含量；第M+1层量子势垒层包括N层子量子势垒层；N大于或等于7；第1层子量子势垒层设于第M层量子阱层之上；所述第1层子量子势垒层的材料为Al
0.60
Ga
0.40
N；第N层子量子势垒层的材料中Al的组分含量x等于p型电子阻挡层中Al组分含量；对于第2层~第N
‑
1层子量子势垒层，x的取值从0.56依次阶梯递减至0.48，再依次阶梯递增至0.56，每个阶梯渐变量相同；所述第2层~第N层子量子势垒层的厚度之和为10～12nm，且满足以下条件：令x为0.48的子量子势垒层为第N0层，其厚度为x0；则第1层~第N0‑
1层，第N0+1层~第N层子量子势垒层的厚度之和不等于2x0。2.根据权利要求1所述的基于AlGaN的多量子阱层，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄涌，李煜，曹芷欣，江浩，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：发明
国别省市：
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