一种深紫外发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种深紫外发光二极管及其制备方法。所述发光二极管，包括：衬底、第一n型AlGaN层、AlGaN/AlGaN多量子阱层、p型AlGaN电子阻挡层、第二n型AlGaN层、p型端电极、n型电极、倒装基板；第一n型AlGaN层具有第一表面和第二表面，AlGaN/AlGaN多量子阱层形成在第一表面上，n型电极形成在第二表面上；p型端电极形成在第二n型AlGaN层上；倒装基板通过焊料分别与p型端电极和n型电极焊接。本发明专利技术由于器件表面隧穿结的形成，p型端电极采用与n型材料形成良好欧姆接触的且具有高反射率的金属材料，提高紫外发光二极管芯片的出光效率，从而提高整体器件的外量子效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。所述发光二极管，包括：衬底、第一n型AlGaN层、AlGaN/AlGaN多量子阱层、p型AlGaN电子阻挡层、第二n型AlGaN层、p型端电极、n型电极、倒装基板；第一n型AlGaN层具有第一表面和第二表面，AlGaN/AlGaN多量子阱层形成在第一表面上，n型电极形成在第二表面上；p型端电极形成在第二n型AlGaN层上；倒装基板通过焊料分别与p型端电极和n型电极焊接。本专利技术由于器件表面隧穿结的形成，p型端电极采用与n型材料形成良好欧姆接触的且具有高反射率的金属材料，提高紫外发光二极管芯片的出光效率，从而提高整体器件的外量子效率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体器件
，具体涉及。
技术介绍
目前所用的传统紫外光源是气体激光器和汞灯，存在着低效率、体积大、不环保和电压高等缺点。与之相反，基于AlGaN半导体材料的紫外发光二极管是一种固态紫外光源，它具有无汞污染、波长可调、体积小、集成性好、能耗低、寿命长等诸多优势，在杀菌消毒、癌症检测、皮肤病治疗等医疗卫生领域，在二恶英、多氯联苯、农药等污染物快速分解、以及水与空气净化等环保领域，在高显色指数白光照明能源领域，大容量信息传输和存储等信息领域具有广泛应用。然而与外量子效率已高达85%以上的InGaN基蓝光LED相比，目前AlGaN基紫外发光二极管的发光功率和效率还远不能令人满意，波长短于320nm的UV-LED的发光效率普遍在1%以下。导致高Al组分AlGaN基深紫外LED效率偏低的一个主要原因是AlGaN材料缺陷密度高引起的低内量子效率问题。由于很难获得III族氮化物的体材料衬底，AlGaN紫外发光二极管的外延通常只能在蓝宝石等异质衬底上进行。由于这些异质衬底的晶格常数不同于高铝组分的AlGaN材料，并且由于Al原子的表面迁移率很低，AlGaN外延材料中会形成在密度高达IO9?IO11CnT2的穿透位错。材料中的穿透位错起着非辐射复合中心的作用，过高的位错密度会强烈降低LED的内量子效率。而另外一个主要原因则是光子的低提取效率问题。由于P型高Al组分AlGaN材料普遍具有极低的空穴浓度，无法直接与金属电极形成良好的欧姆接触，传统深紫外LED结构p型接触层不得不采用GaN材料。虽然P型GaN可以与p型电极材料形成良好的欧姆接触，但对量子阱发光吸收强烈，并且P型电极材料普遍都对深紫外光产生强烈吸收，使得深紫外LED采用倒装焊形式，让光子从衬底处出射。倒装焊的芯片工艺虽然可以使紫外光成功从衬底表面发射出来，但量子阱的发光至少有一半在往P电极方向行进时受到P-GaN和p型电极材料的吸收损失掉。再加上衬底材料与空气界面处存在的全反射效应，使得真正能够出射到空气的紫外光只是量子阱发光的很小一部分。很显然，通过改善AlGaN材料的晶体质量来提高发光器件的内量子效率是比较困难的，而相对容易的是通过提高紫外光的出射效率来提高紫外LED整体的发光效率。
技术实现思路
本专利技术提供，提高了 AlGaN基深紫外发光二极管的出光效率，从而提高整体器件的外量子效率。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种深紫外发光二极管，包括:衬底；第一 n型AlGaN层,形成在所述衬底上,具有第一表面和第二表面；AlGaN/AlGaN多量子讲层，形成在所述第一 n型AlGaN层的第一表面上；p型AlGaN电子阻挡层，形成在所述AlGaN/AlGaN多量子阱层上；第二 n型AlGaN层，形成在所述p型AlGaN电子阻挡层上，所述第二 n型AlGaN层与所述P型AlGaN电子阻挡层形成隧穿结；p型端电极，形成在所述第二 n型AlGaN层上，所述p型端电极为具有高反射率的金属材料，与所述第二 n型AlGaN层形成欧姆接触；n型电极，形成在所述第一 n型AlGaN层的第二表面上；倒装基板，通过焊料分别与所述p型端电极和所述n型电极焊接。进一步地，所述p型AlGaN电子阻挡层中的Al组分值沿生长方向逐渐变小，从较大值X变为较小值y，所述较大值X大于所述AlGaN/AlGaN多量子阱层中垒层的Al组分值，所述较小值I大于或等于所述AlGaN/AlGaN多量子阱层中阱层的Al组分值。进一步地，所述第二 n型AlGaN层中的Al组分值大于或等于所述AlGaN/AlGaN多量子阱层中阱层的Al组分值。进一步地，所述第二 n型AlGaN层的Si掺杂浓度大于IXlO19Cm'进一步地，所述p型端电极的材料为含Al的单层或多层金属材料。一种深紫外发光二极管的制备方法，包括如下步骤:(I)在衬底上，生长第一 n型AlGaN层；(2)在所述第一 n型AlGaN层上，生长AlGaN/AlGaN多量子阱层；(3)在所述AlGaN/AlGaN多量子阱层上，生长p型AlGaN电子阻挡层；(4)在所述p型AlGaN电子阻挡层上生长第二 n型AlGaN层，得到深紫外发光二极管外延片；(5)在所述深紫外发光二极管外延片上沉积Al薄膜，使所述Al薄膜与所述第二 n型AlGaN层形成欧姆接触，形成p型端电极；(6)刻蚀所述深紫外发光二极管外延片至第一 n型AlGaN层；(7)在所述第一 n型AlGaN层台面上光刻出n型电极的图形，然后在n型电极图形区沉积金属形成n型电极，得到深紫外发光二极管芯片；(8)将所述深紫外发光二极管芯片倒装焊到倒装基板上，得到深紫外发光二极管。与现有技术方案相比，本专利技术采用的技术方案的有益效果如下:本专利技术p型AlGaN电子阻挡层上生长第二 n型AlGaN层，该第二 n型AlGaN层与p型AlGaN电子阻挡层形成隧穿结，在发光二极管处在正偏工作时处于反偏状态，使得空穴可以从隧穿结注入到有源区中。由于器件表面隧穿结的形成，P型端电极采用与第二n型AlGaN层形成良好欧姆接触的且具有高反射率的金属材料。本专利技术可以很大程度上提高紫外发光二极管芯片的出光效率，从而提高整体器件的外量子效率。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的深紫外发光二极管的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案进行详细描述。实施例1:如图1所示，本实施例提供一种深紫外发光二极管，包括:衬底101、形成在衬底101上的第一 n型AlGaN层102、形成在第一 n型AlGaN层102的第一表面上的AlGaN/AlGaN多量子阱层103、形成在AlGaN/AlGaN多量子阱层103上的p型AlGaN电子阻挡层104、形成在P型AlGaN电子阻挡层104上的第二 n型AlGaN层105、形成在第二 n型AlGaN层105上的P型端电极106、形成在第一 n型AlGaN层102的第二表面上的n型电极107、通过焊料109分别与p型端电极106和n型电极107焊接的倒装基板108。其中，第二 n型AlGaN层105与p型AlGaN电子阻挡层104形成隧穿结，当发光二极管处在正偏工作时处于反偏状态，使得空穴可以从隧穿结注入到有源区中；P型端电极106为具有高反射率的金属材料，与第二 n型AlGaN层105形成良好欧姆接触。本实施例中，第一 n型AlGaN层102具体为厚度是2000nm的Si掺杂浓度在I X IO2tlCnT3的Ala6Gaa4N层。进一步地，为了有利于隧穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深紫外发光二极管，其特征在于，包括：衬底；第一n型AlGaN层，形成在所述衬底上，具有第一表面和第二表面；AlGaN/AlGaN多量子阱层，形成在所述第一n型AlGaN层的第一表面上；p型AlGaN电子阻挡层，形成在所述AlGaN/AlGaN多量子阱层上；第二n型AlGaN层，形成在所述p型AlGaN电子阻挡层上，所述第二n型AlGaN层与所述p型AlGaN电子阻挡层形成隧穿结；p型端电极，形成在所述第二n型AlGaN层上，所述p型端电极为具有高反射率的金属材料，与所述第二n型AlGaN层形成欧姆接触；n型电极，形成在所述第一n型AlGaN层的第二表面上；倒装基板，通过焊料分别与所述p型端电极和所述n型电极焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志浩，方妍妍，戴江南，陈长清，
申请(专利权)人：武汉光电工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42