[发明专利]一种紫外LED的外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种紫外LED的外延结构及其制备方法，该外延结构从下至上依次包括：衬底层、缓冲层，非掺杂层，N型掺杂层，多量子阱结构，电子阻挡层以及P型GaN层；其中，所述P型GaN层上具有M个通孔，M≥1且为整数。该外延结构中具有带有通孔的P型GaN层，因此能够降低量子阱发出的紫外光在p型层的吸收率，提高紫外光出光几率，提高紫外LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及一种紫外LED的外延结构及其制备方法，属于发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)技术领域。

背景技术

科技水平的进步引领着生活水平的不断改善，随着物质生活和精神生活大幅的提升。人们更加关注生活的质量，例如雾霾、水污染等环境问题。这些既是人们关心的热点，也是近年来影响品质生活的难点。空气和水等携带的细菌正在侵蚀我们的健康，为了去除水中和空气中的有害细菌，各种消毒杀菌装置孕育而生，如空气净化器，水处理器。而这些杀菌装置的最主要杀菌功能部件为UVC段紫外灯，目前比较热门的是采用深紫外UVC-LED灯。

紫外LED杀菌的原理是利用LED产生的适当波长紫外线对细菌的脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的分子键进行破坏，破坏原有细菌菌落并阻止细菌的复制繁殖，达到杀死细菌的目的。紫外杀菌技术利用高强度深紫外线照射，能够将各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死，目前被广泛应用于民生、医疗以及生产制造行业。

因深紫外LED的杀菌的优异功能，使得深紫外LED的研究和使用不断深入和广泛。目前深紫外LED主要采用AlGaN作为主要生长材料，利用CVD外延生长方法生长出所需要的发光结构。最基本的结构包含AlN缓冲层，

AlGaN非掺层，n型AlGaN层，AlGaN量子阱层，AlGaN电子阻挡层，以及P型GaN层。

虽然，目前紫外深紫外铝镓氮AlGaN LED应用广泛，但是AlGaN LED还存在应用上的一些难题，例如发光效率低。目前15milx15mil的芯片在20mA驱动电流下发光亮度约2mW，发光效率低导致杀菌效率也偏低。

导致深紫外LED发光效率低的原因有很多，但其中一个比较大的原因是p型GaN对AlGaN量子阱层发出的光有非常强的吸收。因为AlGaN材料的禁带宽度在3.4eV～6.2eV，而UVB和UVC段LED的量子阱的禁带宽度一般在3.8eV～5eV，要明显大于GaN的3.4eV的禁带宽度，所以更高能量的量子阱紫外光没办法透过p型GaN层，从而导致发光亮度的大量损失。而p型GaN在提供空穴和电极接触方面具有不可取代的作用，所以一般地紫外LED采用倒装结构，使光从蓝宝石层辐射出来。不过即便如此，p型GaN对量子阱发出的紫外光的吸收也超过一半。

发明内容

本发明提供一种紫外LED的外延结构及其制备方法，该外延结构中具有带有通孔的P型GaN层，因此能够降低量子阱发出的紫外光在p型层的吸收率，提高紫外光出光几率，提高紫外LED的发光效率。

本发明提供一种紫外LED的外延结构，从下至上依次包括：衬底层、缓冲层，非掺杂层，N型掺杂层，多量子阱结构，电子阻挡层以及P型GaN层；

其中，所述P型GaN层上具有M个通孔，M≥1且为整数。

在本发明的LED外延结构中，由于P型GaN层具有通孔，因此会极大的减弱P型GaN层对量子阱层发出的光的吸收，使量子阱层发出的光能够大量的辐射出外延结构的表面，从而提高发光效率。

可以想像的是，M个通孔贯穿P型GaN层从而通过通孔能够看见电子阻挡层。