[发明专利]一种宽波段高效紫外光源及其制备方法

权利要求书

1.一种宽波段高效紫外光源，其特征在于，所述紫外光源包括：衬底、模板材料、缓冲层、多量子阱结构、网格状反射层、出光窗口和电子束泵浦激励源；其中，在衬底的正面从下至上依次形成模板材料、缓冲层和多量子阱结构，多量子阱结构由两种以上不同发光波长的多量子阱顺次排列而成，每种发光波长的多量子阱包含单周期或多周期的量子阱，波长越短的多量子阱越接近衬底，波长越长的多量子阱越远离衬底；通过调节量子阱中势阱的厚度和势阱的组分，调控量子阱的发光波长；多量子阱结构的周期数由电子束的注入方式和注入条件决定，电子束的注入方式和注入条件决定了电子束的能量，电子束的能量的大小决定了入射至量子阱结构的深度，从而限定了多量子阱结构的周期数；所述模板材料、缓冲层和多量子阱结构构成外延层；在外延层的表面刻出周期性网格状划痕，划痕深至衬底；在未划痕的表面和划痕的表面蒸镀一层均匀的高反射金属薄膜，形成网格状反射层，在划痕处具有凹面，外延层和网格状反射层构成外延晶片；在衬底的背面设置出光窗口；电子束泵浦激励源采用场发射方式发射电子束，从正面入射，激发多量子阱结构产生紫外光；产生的部分紫外光直接经衬底从背面的出光窗口输出；部分紫外光在外延层与衬底的界面发生全反射，网格状反射层的凹面阻挡了紫外光从外延层的侧面出射，从而提高了紫外光从背面的出光窗口的出光效率。

2.如权利要求1所述的紫外光源，其特征在于，所述衬底、外延晶片和电子束泵浦激励源封装在一个腔体内，构成一个真空环境。

3.如权利要求1所述的紫外光源，其特征在于，所述电子束泵浦激励源包括电子场发射装置、阳极电极、阴极电源和阳极电源；其中，电子场发射装置位于外延晶片的正面顶部，与外延晶片的表面有距离，用于电子束的加速；在衬底的背面蒸镀条纹状的阳极电极；电子场发射装置和阳极电极分别连接至阴极电源和阳极电源，加速电压为5～40kV。

4.如权利要求1所述的紫外光源，其特征在于，所述量子阱采用由III-V族或II-VI族元素构成的多元合金或数字合金，势阱的厚度≤2nm，势垒的厚度≥5nm，多量子阱结构的总厚度≥1μm，通过调节量子阱的厚度和合金中II族或III族元素的组分比例，调节发光波长。

5.如权利要求1所述的紫外光源，其特征在于，所述网格状反射层位于外延层的上表面，深入至衬底，深度为0.3～3μm，网格状反射层为通过蒸镀方式覆盖在周期性网格状划痕的表面一层均匀的高反射金属薄膜，周期性网格状划痕的间距为200～2000μm；高反射金属薄膜采用Al膜，厚度为20～400nm。