[发明专利]基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜及其制备方法

说明书

一种基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜及其制备方法，基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜包括衬底、成核层、缓冲层、应力调控层，以及多周期交替堆叠的Al_x(Ga_1‑x)N层和多孔Al_yGa_1‑yN层。本发明还提供一种基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜的制备方法，在衬底上沉积成核层、缓冲层、应力调控层，以及交替堆叠多周期的Al_x(Ga_1‑x)N薄膜和Al_yGa_1‑yN薄膜，然后进行光电化学刻蚀，通过光电化学反应的带隙选择性将AlGaN层多孔化，形成基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜及其制备方法。

背景技术

基于AlGaN的紫外分布布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector，DBR)是AlGaN基紫外共振腔光电器件(包括紫外共振腔二极管，紫外垂直腔表面发射激光二极管，紫外共振腔增强型探测器等)的关键组成部分之一，也可用于增强AlGaN基紫外发光二极管的出光。

基于AlGaN的紫外DBR通常由多周期AlN层和AlGaN层交替堆叠而成，通常采用MOCVD进行外延生长，由于两者之间的折射率差很小，一般需要30周期以上四分之一波堆(每一层厚度为其中λ₀是中心反射波长，n_eff是有效折射率)才能达到足够高的反射率。反射镜中心反射波长越短，则AlGaN的Al组分要求越高，其和AlN的折射率差就越小，要求的周期数也就越多。如此多的周期数需要的外延时间很长，制备费用很高，而且，DBR薄膜很厚也容易导致开裂，两种材料折射率差很小也导致DBR透入深度大，从而由于材料的剩余吸收导致一定的吸收损耗。

为增加两种材料的折射率差，有研究提出通过电化学或光辅助的电化学(光电化学)方法将其中一种材料完全刻蚀掉，即形成氮化物/空气隙DBR，其反射率差很大，一般5-10周期即达到足够高的反射率。不过，空气隙的机械强度不够，容易塌陷剥落。于是，又有研究提出通过电化学方法的掺杂选择性制备基于纳米孔氮化物的DBR，纳米孔氮化物的折射率由孔隙率决定也可以获得很低的折射率，而且其机械强度不错。例如用电化学方法对非掺GaN/n⁺GaN多层结构进行刻蚀，将n+GaN层刻蚀成多孔结构，成功制备了高反射宽截止带宽的GaN/多孔GaN可见光DBR。

由于GaN的吸收边在360nm，基于多孔GaN的DBR反射波长必须360nm。为扩展到紫外区，需要采用基于多孔AlGaN的DBR。也有研究制备了基于电化学刻蚀形成多孔AlGaN材料的紫外DBR，但其Al组分很低，一般小于0.3，原因是高Al组分AlGaN材料的n型掺杂的激活能很高，所以导电性较差，导致电化学刻蚀比较困难，孔隙率较低，难以获得较低的折射率。而基于A1组分低于0.3的AlGaN材料的DBR，因材料本身的吸收，只能用于UVA波段。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜及其制备方法，通过光照产生光生载流子以促进电化学刻蚀，利用光吸收的带隙选择性，选择性地将AlGaN层多孔化，从而实现基于多孔AlGaN的紫外DBR，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种基于多孔AlGaN的紫外分布布拉格反射镜，，包括衬底、成核层、缓冲层、应力调控层，以及多周期交替堆叠的Al_x(Ga_l-x)N层和多孔Al_yGa_l-yN层；其中所述多孔Al_yGa_l-yN层为多孔结构，0＜x＜l，0＜y＜l。