【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种紫外发光二极管外延片及其制备方法、紫外发光二极管。
技术介绍
1、algan三元合金通过调节al组分，可实现禁带宽度从3.4ev至6.2ev的连续可调，对应发光波长可覆盖长波紫外uv-a(320~400nm)、中波紫外uv-b(280~320nm)乃至短波深紫外uv-c(200~280nm)，成为制备固态紫外光源器件的关键基础材料。
2、另一方面，与传统的gan基材料相比，algan材料中al-n键的离子性更强，其自发极化效应很强，会导致量子阱结构改变，能带弯曲，降低了对载流子的限域效应，使得空穴和电子空间分布不均，降低了发光效率。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种紫外发光二极管外延片及其制备方法，其可提升紫外发光二极管的发光效率。
2、为了解决上述问题，本专利技术公开了一种紫外发光二极管外延片，包括衬底，依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型algan层；所述多量子阱层包括交替层叠的量子阱层和量子垒层；所述量子阱层包括依次层叠的mg掺alwga1-wn层、超晶格层和mg掺alxga1-xn层；所述量子垒层包括依次层叠的bαga1-αn层、alγga1-γn层和bβga1-βn层；
3、所述超晶格层为周期性结构，周期数为2~6，每个周期均包括依次层叠的alyga1-yn层和inzga1-zn层。
4、作为
5、所述inzga1-zn层的厚度为1nm~2nm，z为0.15~0.25。
6、作为上述技术方案的改进，所述mg掺alwga1-wn层中mg掺杂浓度为1×1016cm-3~8×1017cm-3，其厚度为1nm~2nm，w为0.3~0.45；
7、所述mg掺alxga1-xn层中mg掺杂浓度为1×1016cm-3~8×1017cm-3，其厚度为1nm~2nm，x为0.3~0.4。
8、作为上述技术方案的改进，所述bαga1-αn层的厚度为2nm~5nm，α为0.05~0.3；
9、所述alγga1-γn层的厚度为5nm~10nm，γ为0.5~0.6；
10、所述bβga1-βn层的厚度为2nm~5nm，β为0.05~0.3。
11、作为上述技术方案的改进，所述超晶格层生长完成后在1000℃~1100℃退火1min~3min。
12、作为上述技术方案的改进，w＞x＞y。
13、相应的，本专利技术还公开了一种紫外发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的紫外发光二极管外延片，其包括：
14、提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型algan层；所述量子阱层包括依次层叠的mg掺alwga1-wn层、超晶格层和mg掺alxga1-xn层；所述量子垒层包括依次层叠的bαga1-αn层、alγga1-γn层和bβga1-βn层；
15、所述超晶格层为周期性结构，周期数为2~6，每个周期均包括依次层叠的alyga1-yn层和inzga1-zn层。
16、作为上述技术方案的改进，所述alyga1-yn层的生长温度为850℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr；
17、所述inzga1-zn层的生长温度为720℃~800℃，生长压力为100torr~300torr；
18、所述mg掺alwga1-wn层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~300torr；
19、所述mg掺alxga1-xn层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~300torr。
20、作为上述技术方案的改进，所述bαga1-αn层的生长温度为950℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr；
21、所述alγga1-γn层的生长温度为1000℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr；
22、所述bβga1-βn层的生长温度为950℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr。
23、相应的，本专利技术还公开了一种紫外发光二极管，其包括上述的紫外发光二极管外延片。
24、实施本专利技术，具有如下有益效果：
25、1. 本专利技术的紫外发光二极管外延片中，每个量子阱层包括依次层叠的mg掺alwga1-wn层、超晶格层和mg掺alxga1-xn层；超晶格层为周期性结构，周期数为2~6，每个周期均包括依次层叠的alyga1-yn层和inzga1-zn层。其中，mg掺alwga1-wn层和mg掺alxga1-xn层中的杂质mg可抬高接价带，导致量子阱阱深加大，优化了对空穴的限域效应，提升了电子和空穴的复合概率。超晶格层中的alyga1-yn层和inzga1-zn层由于应变作用会形成富in的类量子点，进一步优化载流子的局域化效应，使得电子、空穴的复合概率提升，提升发光效率。
26、此外，本专利技术的紫外发光二极管外延片中，每个量子垒层包括bαga1-αn层、alγga1-γn层和bβga1-βn层；bαga1-αn层、bβga1-βn层与量子阱层中的mg掺alwga1-wn层、mg掺alxga1-xn层的晶格常数更为接近，减少了位错的产生，且由于b原子相对较小，晶格质量高，可有效降低穿透位错的密度，减少非辐射复合，进一步提升发光效率。
27、2. 本专利技术的紫外发光二极管外延片中，超晶格层生长完成后在1000℃~1100℃退火1min~3min。通过退火可使得超晶格层中的富in区的in重新结晶，形成分布密度更高的量子点，提升发光效率。
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1.一种紫外发光二极管外延片，包括衬底，依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型AlGaN层；所述多量子阱层包括交替层叠的量子阱层和量子垒层；其特征在于，所述量子阱层包括依次层叠的Mg掺AlwGa1-wN层、超晶格层和Mg掺AlxGa1-xN层；所述量子垒层包括依次层叠的BαGa1-αN层、AlγGa1-γN层和BβGa1-βN层；
2.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述AlyGa1-yN层的厚度为0.5nm~1.5nm，y为0.1~0.3；
3.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述Mg掺AlwGa1-wN层中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~8×1017cm-3，其厚度为1nm~2nm，w为0.3~0.45；
4.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述BαGa1-αN层的厚度为2nm~5nm，α为0.05~0.3；
5.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述超晶格层生长完成后在1000℃~1100
6.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，w＞x＞y。
7.一种紫外发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~6任一项所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述AlyGa1-yN层的生长温度为850℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr；
9.如权利要求7所述的紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述BαGa1-αN层的生长温度为950℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr；
10.一种紫外发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的紫外发光二极管外延片。
...【技术特征摘要】
1.一种紫外发光二极管外延片，包括衬底，依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型algan层；所述多量子阱层包括交替层叠的量子阱层和量子垒层；其特征在于，所述量子阱层包括依次层叠的mg掺alwga1-wn层、超晶格层和mg掺alxga1-xn层；所述量子垒层包括依次层叠的bαga1-αn层、alγga1-γn层和bβga1-βn层；
2.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述alyga1-yn层的厚度为0.5nm~1.5nm，y为0.1~0.3；
3.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述mg掺alwga1-wn层中mg掺杂浓度为1×1016cm-3~8×1017cm-3，其厚度为1nm~2nm，w为0.3~0.45；
4.如权利要求1所述的紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述bαga1-αn层的厚度为2nm...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑文杰，曹斌斌，程龙，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：
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