[发明专利]基于ScAlN/AlGaN超晶格p型层的高效发光二极管及制备方法有效

专利信息
申请号: 201810801746.0 申请日: 2018-07-20
公开(公告)号: CN108899403B 公开(公告)日: 2020-09-22
发明(设计)人: 许晟瑞;范晓萌;王学炜;郝跃;张进成;李培咸;马晓华;毕臻;周小伟 申请(专利权)人: 西安电子科技大学
主分类号: H01L33/04 分类号: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/00
代理公司: 陕西电子工业专利中心 61205 代理人: 王品华;朱红星
地址: 710071 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 scaln algan 晶格 高效 发光二极管 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种基于ScAlN/AlGaN超晶格p型层的高效发光二极管,自下而上包括:c面蓝宝石衬底层(1)、高温AlN成核层(2)、n型GaN层(3)、InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层(4)、AlzGa1-zN电子阻挡层(5)、p型层(6)和电极(7),其特征在于:p型层(6)采用ScAlN/AlGaN超晶格结构,以增大p型层中掺杂的Mg的离化率,提高发光二极管的发光效率。

2.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述的p型层(6)所采用的ScAlN/AlGaN超晶格结构,其周期数为10-30,即ScAlN层和AlGaN层交替生长,每个ScAlN层和它上面的AlGaN层组合起来为一个周期,且每个ScAlN层的厚度为3-8nm,每个AlGaN层的厚度为1-5nm。

3.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:

所述高温AlN成核层(2)的厚度为20-50nm;

所述n型GaN层(3)的厚度为2000-3500nm;

所述AlzGa1-zN电子阻挡层(5)的厚度为30nm,z的调整范围为0.5-1。

4.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述的InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱(4),其周期数为5,每个周期的单层AlxGa1-xN阱层和AlyGa1-yN垒层的厚度分别为10-30nm和40-60nm,Al含量x和y的调整范围分别为0.02-0.8和0.1-0.95。

5.基于ScAlN/AlGaN超晶格p型层的高效发光二极管制备方法,包括如下步骤:

1)对衬底进行加热和高温氮化的预处理:

2)在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为20-50nm的高温AlN成核层;

3)在AlN成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为2000-3500nm的n型GaN层;

4)在n型GaN层上采用MOCVD工艺生长五个周期的AlxGa1-xN/AlyGa1-yN量子阱,每个周期的单层AlxGa1-xN阱层和AlyGa1-yN垒层的厚度分别为10-30nm和40-60nm,Al含量x和y的调整范围分别为0.02-0.8和0.1-0.95;

5)在n型GaN层上采用MOCVD工艺生长厚度为30nm的AlzGa1-zN电子阻挡层,z的调整范围为0.5-1;

6)在AlzGa1-zN电子阻挡层上采用MOCVD工艺生长ScxAl1-xN/AlyGa1-yN超晶格p型层,其中Sc含量x的调整范围分别为0.1-0.4,y的调整范围为0-1,ScxAl1-xN层的厚度为3-8nm,AlxGa1-xN层的厚度为1-5nm,超晶格的周期数为10-30;

7)在生长完p型层后进行5-12min退火,再采用溅射金属的方法分别在n型GaN层上沉积n型电极,在p型层沉积p型电极,完成对发光二极管的制作。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤2)中采用的MOCVD工艺,是对反应室设置如下条件参数:

反应室温度为950-1300℃,

保持反应室压力为20-400Torr,

向反应室中同时通入流量为3000-4000sccm的氨气和流量为20-40sccm的铝源。

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