[发明专利]一种基于MoS2

说明书

本发明提供一种基于MoS₂的薄层紫外发光二极管及其制备方法，所述基于MoS₂的薄层紫外发光二极管包括自下而上依次设置的衬底、MoS₂层、n型渐变Al组分AlGaN层、AlGaN量子阱层、p型渐变Al组分AlGaN层和p电极，所述n型渐变Al组分AlGaN层的侧上方设有n电极，所述MoS₂层为多层平铺MoS₂材料。本发明在MoS₂上异质外延表面没有悬挂键，晶体质量高。本发明的外延方式为范德华外延，可在多种衬底实现外延生长。本发明基于MoS2的薄层紫外发光二极管整体厚度较小，应用领域广泛。

技术领域

本发明涉及一种紫外发光二极管，具体涉及一种基于MoS₂的薄层紫外发光二极管及其制作方法。

背景技术

现有技术中，通过在GaN中掺Al可形成AlGaN三元体材料，并通过改变量子阱中Al组分，可使AlGaN的禁带宽度在3.4eV~6.2eV的范围内连续变化，AlGaN紫外发光二极管的工作波长能从365nm变化到200nm。但是，随着AlGaN材料Al组分的增大，材料外延的难度也会增大，与高Al组分晶格匹配的AlN单晶衬底价格异常昂贵。为了解决这个问题，通常的做法是在生长发光多量子阱之前通过两步生长法生长一层很厚的AlN缓冲层，然后再生长n-AlGaN，但是这种方式生长出来的n-AlGaN有非常多的穿透位错，而且在深紫外波段 n-AlGaN质量很差。除此之外，为了隔绝下层穿透位错相对于发光量子阱的影响，n-AlGaN层一般生长的比较厚，这也限制了GaN基深紫外LED在柔性衬底以及生物衬底上的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于MoS₂的薄层紫外发光二极管及其制作方法，以降低外延生长成本，对晶格匹配衬底的依赖性。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于MoS₂的薄层紫外发光二极管，包括自下而上依次设置的衬底、MoS₂层、n型渐变Al组分AlGaN层、AlGaN量子阱层、p型渐变Al组分AlGaN层和p电极，所述n型渐变Al组分AlGaN层的侧上方设有n电极，所述MoS₂层由多层平铺的MoS₂材料构成。

其中，所述MoS₂层的厚度为2-5nm。

其中，所述n型渐变Al组分AlGaN层的厚度为100-120nm，所述n型渐变Al组分AlGaN层中Al组分线性递增渐变，Si掺杂浓度为5´10¹⁸cm^-3。

其中，所述AlGaN量子阱层的厚度为40-60nm；

所述p型渐变Al组分AlGaN层的厚度为100-120nm，所述p型渐变Al组分AlGaN层中Al组分线性递增渐变，Mg掺杂浓度为1´10¹⁹cm^-3。

本发明还提供一种基于MoS₂的薄层紫外发光二极管的制备方法，包括如下步骤：

（1）在衬底上，利用CVD工艺，生长厚度为2-5nm的MoS₂层；

（2）在铺满衬底的MoS₂层上，利用MOCVD工艺，采用线性增加Al源流量的方式生长厚度为100-120nm的n型渐变Al组分AlGaN层，其Si掺杂浓度为5´10¹⁸cm^-3；

（3）在n型渐变Al组分AlGaN层上，利用MOCVD工艺，生长厚度为40-60nm的AlGaN量子阱层；