[发明专利]一种紫外LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外LED外延结构及其制备方法，属于LED半导体技术领域，包括由底向上设置的衬底、AlGaN缓冲层、N型AlGaN层、空穴阻挡层、有源区、电子阻档层和p型AlGaN层；所述空穴阻挡层和电子阻挡层包含多个线性变化铝组分结构层和固定铝组分结构层。本发明能够有效的解决有源区与电子阻挡层之间的极化效应，同时也能够降低电子和空穴泄露概率，从而改善紫外LED的内量子效率与光输出功率。

技术领域

本发明涉及LED半导体技术领域，尤其涉及一种紫外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

由于AlGaN基紫外发光二极管(UV LED)在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等领域具有较广泛的应用价值,同时其也拥有发光二极管的一些优点。因此AlGaN基紫外LED引起了人们的极大关注与研究。

与发展速度较快的GaN基蓝光LED相比，紫外LED仍存在内量子效率低、光输出功率低以及效率陡降等问题。然而，这些问题阻碍了紫外LED向大功率器件方向的发展与应用。到目前为止，已经提出了许多导致这些问题的可能机制，例如自热效应、空穴注入效率低、电子泄漏、俄歇复合、量子限制斯塔克效应(QCSE)、载流子在有源区中的不均匀分布和极化效应。在上述因素中，电子泄漏和非均匀载流子分布在这一问题中起着重要的作用。电子具有小的有效质量和高迁移率，这使电子很容易跨越量子势垒和电子阻挡层(EBL)。此外，由于空穴注入效果差和空穴在量子阱中的低迁移率，引起了电子和空穴在有源区内的非均匀分布，最终导致低的辐射复合率和内部量子效率。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种紫外LED外延结构及其制备方法,以解决现有技术中LED外延结构存在的低辐射复合率和低内部量子效率的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种紫外LED外延结构，包括由底向上设置的衬底、AlGaN缓冲层、N型AlGaN层、空穴阻挡层、有源区、电子阻档层和p型AlGaN层；所述空穴阻挡层和电子阻挡层分别包含多个线性变化铝组分结构层和固定铝组分结构层。

进一步的，所述有源区包含交替设置的量子阱和量子垒，所述量子阱为Al_xGa_1-xN，量子垒为Al_yGa_1-yN，所述有源区的发光波长范围为280-360nm。

进一步的，所述空穴阻挡层的总厚度为10-20nm。

进一步的，所述空穴阻挡层包含七个结构层，所述空穴阻挡层自底向上的第一个结构层为铝组分线性递增的Al_a1Ga_1-a1N，a1由初始值y线性递增到a2；第二个结构层为固定铝组分的Al_a2Ga_1-a2N；第三个结构层为铝组分线性递增的Al_a3Ga_1-a3N，a3由初始值a2线性递增到a4；第四个结构层为固定铝组分的Al_a4Ga_1-a4N；第五个结构层为铝组分线性递减的Al_a5Ga_1-a5N，a5由初始值a4线性递减至a2；第六结构层为固定铝组分的Al_a6Ga_1-a6N；第七个结构层为铝组分线性递减的Al_a7Ga_1-a7N，a7由初始值a2线性递减至y；其中ya2a41。

进一步的，所述电子阻挡层的总厚度为10-20nm。