[发明专利]一种AlGaN基紫外LED外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种AlGaN基紫外LED外延片及其制备方法。所述AlGaN基紫外LED外延片由底向上依次包括：衬底、缓冲层、N型铝镓氮层、多量子阱层、电子阻挡层、P型铝镓氮层和P型氮化镓层；电子阻挡层由底向上依次包括第一层、第二层和第三层；第一层和第三层均为Al_xGa_1‑xN层，其中第一铝组分含量x是固定的；第二层为Al_yGa_1‑yN层，其中第二铝组分含量y是逐渐变化的，y的初始值为x，且y由x逐渐降低；第一层的厚度均小于第二层的厚度和第三层的厚度。本发明通过设置包括三个不同厚度、不同Al组分的铝镓氮层作为电子阻挡层，提高了紫外LED的发光功率和内量子效率，从而改善了紫外LED的性能。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，特别是涉及一种AlGaN基紫外LED外延片及其制备方法。

背景技术

随着发光二极管(Light Emitting Diode，LED)科技的不断发展，紫外发光二极管在商业领域中越来越重要，其具有重大的应用价值。并且，与传统的紫外光源汞灯相比，紫外LED具有超长寿命、无热辐射、能量高、照射均匀、效率高、体积小和不含有毒物质等优势，这就使紫外LED最有可能取代传统的紫外光光源。因此，紫外LED越来越受研究者们的关注。

当前制备紫外LED外延片主要采用III族氮化物AlGaN(铝镓氮)材料，其禁带宽度适合制备出自紫外波段器件，并且可以随着Al组分的变化而得到不同禁带宽度的AlGaN材料，因此，通常采用改变Al组分的大小来制备出发射波长在200-400nm内变化的紫外LED。但是目前使用AlGaN材料制备高质量的紫外LED仍然比较困难。

目前采用AlGaN材料制备紫外LED，存在如下缺陷：1)高Al组分III族氮化物材料的高缺陷密度导致严重的非辐射复合；2)强大的极化场引起能带弯曲致使量子阱内大部分电子的泄露。这就使得紫外LED面临效率下降效应这一重大挑战，即当紫外LED注入电流比较小时，LED的效率慢慢增加；当继续增加注入电流时，LED效率随着注入电流的增加而减小。因此，目前AlGaN基紫外LED的发光功率和内量子效率都相对较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高紫外LED的发光功率和内量子效率的AlGaN基紫外LED外延片及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种AlGaN基紫外LED外延片，所述AlGaN基紫外LED外延片由底向上依次包括：衬底、缓冲层、N型铝镓氮层、多量子阱层、电子阻挡层、P型铝镓氮层和P型氮化镓层；

所述电子阻挡层由底向上依次包括第一层、第二层和第三层；所述第一层和所述第三层均为Al_xGa_1-xN层，其中第一铝组分含量x是固定的；所述第二层为Al_yGa_1-yN层，其中第二铝组分含量y是逐渐变化的，y的初始值为x，且y由x逐渐降低；所述第一层的厚度均小于所述第二层的厚度和所述第三层的厚度。

可选的，所述第二铝组分含量y由x逐渐降低到0.05。

可选的，所述电子阻挡层的厚度为15-45nm。

可选的，所述第一层的厚度为2-5nm；所述第二层的厚度为10-20nm；所述第三层的厚度为10-20nm。

可选的，所述第一铝组分含量x的取值范围为0.2x0.8。

可选的，所述电子阻挡层中掺杂有镁元素。

可选的，所述电子阻挡层中镁元素的掺杂浓度为1×10¹⁷-5×10¹⁷cm^-3。