[发明专利]深紫外LED的外延结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深紫外LED的外延结构，包括由下至上依次叠加的蓝宝石衬底、AlN层、N型AlGaN层、多量子阱有源层、超晶格AlGaN势垒层、P型AlGaN电子阻挡层以及P型GaN层；超晶格AlGaN势垒层由势垒Al_x1Ga_y1N和势阱Al_x2Ga_y2N周期性排布组成；势垒Al_x1Ga_y1N的厚度为1nm～3nm，势阱Al_x2Ga_y2N的厚度为0.1nm～2nm，其中，0<x₁<0.7，0.3<y₁<1；0<x₂<x₁，y₁<y₂<1。本发明还公开了一种深紫外LED的外延结构的制备方法，由此解决了现有技术中深紫外LED的光输出功率低的技术问题。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，更具体地，涉及一种深紫外LED的外延结构及其制备方法。

背景技术

随着LED技术不断发展，其发光波长已经由可见光波段拓展到深紫外波段，其技术逐渐成熟和成本下降将使得紫外LED应用更加广泛，甚至可能超越目前的蓝光LED。

基于AlGaN的深紫外LED(λ<300nm)由于其广泛的潜在应用，如消毒、空气和水净化、生化检测和光通信，引起了许多科学家的关注。然而，深紫外LED低的外量子效率仍然不能满足目前的应用要求，这主要受限于其低的内量子效率和光提取效率。现有技术中深紫外LED的内量子效率由其外延结构和晶体质量共同决定，是影响深紫外LED光输出功率的重要的因素。基于常规的深紫外LED芯片外延结构，在提高深紫外LED的内量子效率和出光等方面，仍有许多可以提升的空间，亟待开发一种提高深紫外LED光输出功率的外延结构。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种深紫外LED的外延结构，其目的在于解决现有技术中深紫外LED的光输出功率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种深紫外LED的外延结构，包括由下至上依次叠加的蓝宝石衬底、AlN层、N型AlGaN层、多量子阱有源层、超晶格AlGaN势垒层、P型AlGaN电子阻挡层以及P型GaN层；

所述超晶格AlGaN势垒层由势垒Al_x1Ga_y1N和势阱Al_x2Ga_y2N周期性排布组成；所述势垒Al_x1Ga_y1N的厚度为1nm～3nm，所述势阱Al_x2Ga_y2N的厚度为0.1nm～2nm，所述超晶格AlGaN势垒层的总厚度为15nm～25nm；

其中，0<x₁<0.7，0.3<y₁<1；0<x₂<x₁，y₁<y₂<1。

优选地，所述AlN层的厚度为1μm～3μm。

优选地，所述N型AlGaN层的厚度为2μm～4μm；其中，Si掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3～8×10¹⁸cm^-3。