[发明专利]紫外LED及其制备方法

说明书

本发明提供一种紫外LED及其制备方法。该紫外LED包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的非掺杂Al_tGa_1‑tN层、N型Al_wGa_1‑wN层、Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；其中，空穴注入层包括至少一个子层，子层包括层叠设置的P型Al_uGa_1‑uN层、P型Al_vGa_1‑vN层和P型GaN层中的至少两层；0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、u≠v。本发明提供的紫外LED，通过具有周期结构空穴注入层，能够提高发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种紫外LED及其制备方法，尤其涉及一种AlGaN基紫外LED及其制备方法。

背景技术

III-V族半导体材料在发光照明、太阳电池及大功率器件等领域得到了广泛的应用，尤其以氮化镓GaN系列为代表的宽禁带半导体材料，是继Si和GaAs之后的第三代半导体材料，受到了科研界及产业界的广泛关注。氮化铝镓AlGaN基发光二极管(LED)，能够发出波长在200nm～365nm范围内的紫外光，因而广泛应用于杀菌消毒、光疗、光固化等领域。

现阶段最常见的AlGaN基紫外LED的结构如图1所示，自衬底向上的方向，依次包括层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂Al_tGa_1-tN层、N型Al_wGa_1-wN层、Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱层、P型Al_zGa_1-zN电子阻挡层以及空穴注入层。其中，空穴注入层多为P型GaN层，但是P型GaN层对紫外光吸收非常严重，制约了紫外光的提取。

为避免紫外光被空穴注入层所吸收，目前提出的一种解决方案，是采用高Al组分的AlGaN层作为空穴注入层，其中Al含量不低于10％，并在其中掺杂Mg等元素以形成P型掺杂。然而，由于高Al组分AlGaN层的空穴激活能较高，导致Mg等掺杂元素难以激活形成有效的空穴，以致于空穴注入层的空穴浓度较低，最终导致紫外LED的外量子效率通常达不到2％，而且发光效率较低，比如目前规格为1mm×1mm的紫外LED芯片在350mA驱动电流下，发光亮度仅为50mW左右，严重影响了紫外LED在杀菌、光疗等方面的应用。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种紫外LED，具有较高的发光效率。

本发明提供一种紫外LED的制备方法，采用该制备方法，能够使获得的紫外LED具有较高的发光效率。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种紫外LED，包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的非掺杂Al_tGa_1-tN层、N型Al_wGa_1-wN层、Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；

其中，空穴注入层包括至少一个子层，该子层包括层叠设置的P型Al_uGa_1-uN层、P型Al_vGa_1-vN层和P型GaN层中的至少两层；

0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、u≠v。

本发明提供的紫外LED，其采用了周期性结构的空穴注入层，能够形成压电极化场、降低空穴激活能、提高空穴浓度、提升电子空穴复合效率，最终提高紫外LED的内量子效率和发光效率。