[发明专利]一种紫外LED外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，尤其涉及一种紫外LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)外延结构。

背景技术

紫外(UV)LED是LED的一种，与目前市面上使用的汞灯和氙灯等传统气体紫外光源相比，紫外LED具备超长寿命、冷光源、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀效率高，不含有毒物质等强大优势，使其最有希望取代现有的紫外高压水银灯，成为下一代的紫外光光源。

紫外LED在医疗、杀菌、印刷、照明、数据存储以及保密通信等方面都有重大应用价值。365nm作为紫外UV-A(320nm～400nm)波段最典型的波长，在紫外应用上有广泛的基础。而通过大功率365nm紫外LED芯片的制备与产业化实现，将会对紫外产品应用提供示范作用。为更深波段的紫外开拓市场空间，带动LED产业发展。

但目前紫外LED正处于技术发展期，还存在一些难以突破的问题，如AlGaN基紫外LED的内量子效率和发射功率相对较低。

因此，如何提高AlGaN基紫外LED的内量子效率和发射功率成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种紫外LED外延结构，以解决现有技术中紫外LED的内量子效率和发射功率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种紫外LED外延结构，包括：

衬底；

依次生长在所述衬底上的未掺杂缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构、超晶格结构、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型GaN层；

其中，所述超晶格结构包括至少一层第一AlGaN层和至少一层第二AlGaN层，所述第一AlGaN层和所述第二交替叠加。

优选地，所述多量子阱结构包括交替生长的6个周期的Al_0.36Ga_0.64N/Al_0.5Ga_0.5N。

优选地，所述第一AlGaN层为Al_xGa_1-xN层，所述第二AlGaN层为Al_0.36Ga_0.64N层，且所述第一AlGaN层生长在所述多量子阱中的Al_0.5Ga_0.5N层表面。

优选地，所述x的取值范围为0.51≤x≤0.57。

优选地，所述超晶格结构包括7个周期的Al_xGa_1-xN/Al_0.36Ga_0.64N，每层Al_xGa_1-xN层和每层Al_0.36Ga_0.64N层的厚度均为1nm，掺杂浓度为5×10¹⁷cm^-3，生长温度为1020℃。

优选地，所述衬底为C面的蓝宝石衬底。

优选地，所述未掺杂缓冲层为Al_0.5Ga_0.5N缓冲层，厚度为1.5μm，生长温度为530℃，且所述Al_0.5Ga_0.5N缓冲层在1050℃恒温6分钟重结晶。

优选地，所述N型AlGaN层为N型Al_0.5Ga_0.5N层，厚度为3.0μm，掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3，生长温度为1050℃。

优选地，所述多量子阱中的生长温度为1020℃，其中，每层Al_0.36Ga_0.64N厚度为8nm，每层Al_0.5Ga_0.5N层厚度为3nm。

优选地，所述电子阻挡层为10nm厚的P型Al_0.65Ga_0.35N层，掺杂浓度为2×10¹⁷cm^-3，生长温度为990℃。

优选地，所述P型AlGaN层为10nm厚的P型Al_0.5Ga_0.5N层，掺杂浓度为5×10¹⁷cm^-3，生长温度为990℃。