[发明专利]一种具有可见光波段的深紫外LED器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有可见光波段的深紫外LED器件及其制备方法，所述具有可见光波段的深紫外LED器件由下至上依次设置有蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN层、电流扩展层、深紫外波段量子阱有源层、可见波段量子阱有源层、电子阻挡层、p型AlGaN注入层、p型GaN接触层、DBR层、p电极以及n电极。本发明通过在外延结构中单片集成基于AlGaN材料的深紫外波段量子阱与基于InGaN材料的可见光波段的量子阱，从而真正实现单颗器件既有深紫外波段发光又有可见光波段发光，并简化了双色灯珠器件的制作工序，降低了双色灯珠器件制作成本。

技术领域

本发明涉及半导体光电领域，特别是一种具有可见光波段的深紫外LED器件及其制备方法。

背景技术

目前Ⅲ族氮化物作为宽禁带半导体材料中的杰出代表，已经实现了高效的蓝绿光发光二极管(即light-emitting diodes，简称LED)、激光器等固态光源器件，其在平板显示、白光照明等应用方面取得了巨大成功。近十年来，人们期望将这种高效的发光材料应用于紫外波段，以满足日益增长的紫外光源需求。紫外波段根据其生物效应通常可分为：长波紫外(简称UVA，波长范围320～400nm)、中波紫外(简称UVB，波长范围280～320nm)、短波紫外(简称UVC，200～280nm)以及真空紫外(简称VUV，波长范围10～200nm)。紫外线虽然不能被人类眼睛所感知，但其应用却非常广泛。长波紫外光源在医学治疗、紫外固化、紫外光刻、信息存储、植物照明等领域有着巨大的应用前景；而中波紫外及短波紫外(统称深紫外)则在杀菌消毒、水净化、生化探测、非视距通信等方面有着不可替代的作用。目前，传统紫外光源主要是汞灯，具有体积大、功耗高、电压高、污染环境等缺点，不利于其在日常生活及特殊环境下的应用。因此，人们迫切希望研制出一种高效的半导体紫外光源器件以替代传统的汞灯。现有研究表明Ⅲ族氮化物中的AlGaN是制备半导体紫外光源器件的最佳候选材料。AlGaN基紫外LED具有无毒环保、小巧便携、低功耗、低电压、易集成、寿命长、波长可调等诸多优势，有望在未来几年取得突破性进展以及广泛应用，并逐步取代传统紫外汞灯。但深紫紫外波段实际为不可见波长，深紫外器件在工作时与关闭时无法清晰的识别，导致深紫外器件的终端客户使用体验不佳，目前市场上常规的做法是将深紫外器件与可见光器件合并为一个器件，称之为双色灯珠器件，双色灯珠器件的深紫外器件起到杀菌抑菌效果，可见光器件起到工作状态氛围显示效果。故需要提出一种新的能够覆盖可见光波段的深紫外LED器件用于解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种具有可见光波段的深紫外LED器件及其制备方法，用于解决现有技术中深紫外器件不能同时覆盖可见光波段，导致工作时难以识别的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了第一解决方案：一种具有可见光波段的深紫外LED器件，由下至上依次设置有蓝宝石衬底、AlN本征层、n型AlGaN层、电流扩展层、深紫外波段量子阱有源层、可见波段量子阱有源层、电子阻挡层、p型AlGaN注入层、p型GaN接触层、DBR层、p电极以及n电极；可见波段量子阱有源层为In_aGa_1-aN层与Al_bGa_1-bN层组成的超晶格结构，其中0a1且0b1，In_aGa_1-aN层与Al_bGa_1-bN层的厚度均分别为1～200nm。

其中，深紫外波段量子阱有源层为Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层组成的超晶格结构，其中0.4x1且0.4y1，Al_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层的厚度均分别为1～200nm。

其中，电子阻挡层为单层Al_cGa_1-cN结构，其中0＜c＜1，厚度为1nm～100nm。