[发明专利]紫外LED外延结构及其制备方法

说明书

本申请提供一种紫外LED外延结构及其制备方法，涉及发光二极管技术领域，所述外延结构包括：衬底、第一AlN层、第二AlN层、AlN/AlGaN超晶格应力释放层、N型Al_cGa_1‑cN欧姆接触层和Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN多量子阱有源区；其中，AlN/AlGaN超晶格应力释放层至少包括第一超晶格和第二超晶格。AlN/AlGaN超晶格应力释放层能够有效缓解第二AlN层与N型Al_cGa_1‑cN欧姆接触层之间的应变，并且超晶格中渐变的Al组分能够降低位错密度，逐步释放晶格失配导致的应力，进而获得无龟裂、高质量的紫外LED外延结构，提高了深紫外光LED的输出功率，改善深紫外光泛白的现象。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，更具体地，涉及一种紫外LED(Light-EmittingDiode，发光二极管)外延结构及其制备方法。

背景技术

近年来，凭借着安全、体积小、环保、高效、低能耗等特点，紫外LED光源逐渐取代传统的汞灯光源，市场份额逐年递增，潜力巨大，此次新冠肺炎疫情也使得紫外LED尤其是深紫外LED在杀菌消毒领域的应用受到前所未有的重视和关注。

通常，制备紫外LED的过程中，依次在衬底表面生长AlN缓冲层和AlGaN材料。AlGaN材料位于AlN缓冲层远离衬底的一侧，而最常用的衬底为蓝宝石(Al₂O₃)，AlN缓冲层和蓝宝石衬底之间较大的晶格失配及热失配会引入大量的位错，同时也会导致外延层生长应力较大，在降温过程容易开裂。并且，生长完AlN缓冲层之后，紧接着生长非掺AlGaN层或N型AlGaN欧姆接触层等AlGaN材料，由于晶格常数存在差异，位错密度会进一步增大，大量穿透位错往上增殖，使AlGaN出现缺陷并容易捕获电子及空穴，产生泛白光的现象。此外，AlGaN生长过程应力大，也会导致其表面尤其是边缘出现龟裂现象，进而可用面积减少，产出率降低。

发明内容

本申请提供了一种紫外LED外延结构及其制备方法，能够降低位错密度并释放应力，提高了紫外LED外延结构的结晶质量和光输出功率，同时有效改善深紫外光泛白的现象。

第一方面，本申请提供一种紫外LED外延结构，所述外延结构包括：

衬底；

生长在所述衬底表面的第一AlN层；

位于所述第一AlN层远离所述衬底一侧的第二AlN层；

位于所述第二AlN层远离所述衬底一侧的AlN/AlGaN超晶格应力释放层；

位于所述AlN/AlGaN超晶格应力释放层远离所述衬底一侧的N型Al_cGa_1-cN欧姆接触层；

位于所述N型Al_cGa_1-cN欧姆接触层远离所述衬底一侧的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源区；

位于所述Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源区远离所述衬底一侧的P型Al_dGa_1-dN电子阻挡层；

位于所述P型Al_dGa_1-dN电子阻挡层远离所述衬底一侧的P型GaN欧姆接触层；

其中，所述AlN/AlGaN超晶格应力释放层至少包括第一超晶格和第二超晶格，所述第二超晶格位于所述第一超晶格远离所述衬底的一侧；