[发明专利]具有能带结构电位波动的高效紫外发光二极管

权利要求书

1.一种制造紫外发光二极管的方法，在所述LED的有源区中具有能带结构电位波动，所述方法包括使用过量的镓来生长第一AlGaN量子阱层的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一量子阱层通过从以下组成的组中选择的方法来生长：分子束外延（MBE）、等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）、电子回旋共振分子束外延（ECR-MBE）、气体源分子束外延（GS-MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD，或MOVPE）、和原子层沉积（ALD）。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定为所使用的镓通量与AlGaN的化学计量生长所需的镓通量的比率并且等于所使用的Ga通量/（活性N通量-Al通量）的所述过量的镓处于从基于摩尔的约1.1到约100的范围中。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一量子层包括具有不同AlN摩尔分数的区域，所述区域作为生长过程的结果而垂直于生长方向分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生长步骤包括液相镓的形成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述液相镓覆盖所述量子阱层的生长表面。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述液相镓在所述层横向范围内的厚度改变。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一量子阱层的生长包括液相外延。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一量子阱层中的氧杂质浓度小于1×10¹⁸个原子每cm³。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生长步骤产生具有光滑表面的量子阱层。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光滑表面基本没有面结构。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光滑表面具有由原子力显微镜法测量的小于约1nm的均方根表面粗糙度。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所制造的LED产生电致发光的发射，相比于未使用过量的稼制成的量子阱层中具有相同AlN摩尔分数的对比设计的LED，所述发射的峰红移至少约10nm。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述发射峰红移至少约20nm。

15.根据权利要求1所述的方法，不包括产生与所述量子阱层相关联的超晶格结构。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述量子层之上和之下生长势垒层，其中，使用过量的镓生长所述势垒层。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述势垒层中的氧杂质浓度小于1×10¹⁸个原子每cm³。

18.根据权利要求1所述的方法，还包括直接在衬底的表面上生长AlN、GaN、AlGaN或InAlGaN的缓冲层。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述缓冲层是AlN缓冲层。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述衬底包括从由以下组成的组中选择的材料：c-蓝宝石、a-蓝宝石、m-蓝宝石、r-蓝宝石、c-AlN、a-AlN、m-AlN、r-AlN、(001)Si、(111)Si、c-SiC、a-SiC、m-SiC、r-SiC、c-ZnO、a-ZnO、m-ZnO、和r-ZnO。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述衬底是c-蓝宝石。

22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述缓冲层具有从约1微米到约5微米范围中的厚度。

23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述缓冲层包括多晶或非单晶结构。

24.根据权利要求18所述的方法，其中，所述衬底是蓝宝石，并且在生长所述缓冲层之前，通过暴露于氨或等离子体活化的氮来使所述缓冲层在其上生长的所述蓝宝石衬底的所述表面氮化。

25.根据权利要求18所述的方法，其中，使用过量的镓生长所述缓冲层。