发光二极管及其制备方法技术

本公开提供了一种发光二极管及其制备方法，属于半导体技术领域

【技术实现步骤摘要】
发光二极管及其制备方法


[0001]本公开涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管及其制备方法
。

技术介绍

[0002]基于
AlGaN
材料的短波长紫外发光二极管应用领域非常广泛，是氮化物半导体研究领域的一个重要研究内容
。
[0003]紫外发光二极管包括衬底
、
以及层叠在衬底上的缓冲层
、
未掺杂的
AlGaN
层
、
第一半导体层
、
有源层和第二半导体层
。
其中，衬底为蓝宝石衬底
。
[0004]第二半导体层通常采用
GaN
材料实现，但
GaN
对于短波长紫外光具有很强的吸收作用，导致量子阱发出的紫外光很大一部分被
P
型
GaN
层吸收而不能有效的辐射，导致发光效率低
。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种发光二极管及其制备方法，可以提高发光二极管的发光效率
。
所述技术方案如下：
[0006]一方面，提供了一种发光二极管的制备方法，所述制备方法包括：
[0007]在衬底上生长缓冲层；
[0008]在所述缓冲层上生长
AlN
过渡层；
[0009]在所述
AlN
过渡层上生长未掺杂的
AlGaN
层
、
第一半导体层
、
发光层和第二半导体层，所述第二半导体层包括依次层叠在所述发光层的第一
AlN
子层
、P
型掺杂的第一
AlGaN
子层
、P
型掺杂的第一
GaN
子层和
P
型掺杂的第二
AlGaN
子层，所述第二
AlGaN
子层中的
Al
组分低于所述第一
AlGaN
子层中的
Al
组分
。
[0010]可选地，所述第一
AlN
子层为非掺杂的
AlN
子层，或者，所述第一
AlN
子层为
Mg
掺杂的
AlN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
18
‑
2*10
19
cm
‑3；
[0011]所述第一
AlGaN
子层为
Mg
掺杂的
AlGaN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
19
‑
2*10
20
cm
‑3；
[0012]所述第一
GaN
子层为
Mg
掺杂的
GaN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
19
‑
5*10
21
cm
‑3；
[0013]所述第二
AlGaN
子层为
Mg
掺杂的
AlGaN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
19
‑
9*10
20
cm
‑3。
[0014]可选地，所述第一
AlGaN
子层为
Al
x
Ga1‑
x
N
层，
0<x<0.2
；
[0015]所述第二
AlGaN
子层为
Al
y
Ga1‑
y
N
层，
x<y
，
0.2<y<1。
[0016]可选地，所述第一
AlGaN
子层和所述第二
AlGaN
子层在生长过程中，
Al
组分随生长时间变化
。
[0017]可选地，
Al
组分先梯度减小再梯度增大
。
[0018]可选地，所述第一
AlN
子层的厚度范围为2‑
200nm
，所述第一
AlGaN
子层的厚度范围为2‑
200nm
，所述第一
GaN
子层的厚度范围为2‑
200nm
，所述第二
AlGaN
子层的厚度范围为2‑
200nm。
[0019]可选地，所述第一
AlN
子层
、
所述第一
AlGaN
子层
、
所述第一
GaN
子层和所述第二
AlGaN
子层均为
In
掺杂层
。
[0020]可选地，所述第一
GaN
子层生长时的载气为纯氮气
。
[0021]可选地，所述第二半导体层还包括依次层叠在所述第二
AlGaN
子层的超晶格结构，所述超晶格结构包括第二
AlN
子层
、P
型掺杂的第三
AlGaN
子层
、P
型掺杂的第二
GaN
子层和
P
型掺杂的第四
AlGaN
子层
。
[0022]另一方面，提供了一种发光二极管，所述发光二极管采用如前任一项所述的方法制备
。
[0023]本公开实施例提供的发光二极管中，第二半导体层采用复合层实现
。
其中，第一
AlN
子层靠近发光层生长，可以减少电子溢流，增强电子的限制能力
。P
型掺杂的第一
AlGaN
子层
、P
型掺杂的第一
GaN
子层和
P
型掺杂的第二
AlGaN
子层叠加生长，第二
AlGaN
子层
Al
组分较低，第一
AlGaN
子层
Al
组分较高，高
Al
组分
AlGaN
比低
Al
组分的
AlGaN
极化强度大，两者界面会产生净的负极化电荷，这些净的非平衡负电荷将诱导
P
型掺杂元素受主电离出空穴中和其电场，进一步限制电子溢流
。
另外，
AlGaN
子层中的
Al
还可以减少
GaN
子层对光的吸收
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在衬底上生长缓冲层；在所述缓冲层上生长
AlN
过渡层；在所述
AlN
过渡层上生长未掺杂的
AlGaN
层
、
第一半导体层
、
发光层和第二半导体层，所述第二半导体层包括依次层叠在所述发光层的第一
AlN
子层
、P
型掺杂的第一
AlGaN
子层
、P
型掺杂的第一
GaN
子层和
P
型掺杂的第二
AlGaN
子层，所述第二
AlGaN
子层中的
Al
组分低于所述第一
AlGaN
子层中的
Al
组分
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一
AlN
子层为非掺杂的
AlN
子层，或者，所述第一
AlN
子层为
Mg
掺杂的
AlN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
18
‑
2*10
19
cm
‑3；所述第一
AlGaN
子层为
Mg
掺杂的
AlGaN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
19
‑
2*10
20
cm
‑3；所述第一
GaN
子层为
Mg
掺杂的
GaN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
19
‑
5*10
21
cm
‑3；所述第二
AlGaN
子层为
Mg
掺杂的
AlGaN
子层，
Mg
的掺杂浓度为
1*10
19
‑
9*10
20
cm
‑3。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一
AlGaN
子层为
A...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兰，胡任浩，张奕，陆香花，梅劲，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：