[发明专利]一种新型的AlGaN基紫外LED外延结构

说明书

本发明公开了一种新型的AlGaN基紫外LED外延结构，包括自下而上设置的金刚石/氧化锌复合柔性衬底、III族氮化物异质结构、金刚石/III族氮化物异质结构、III族氮化物异质有源区发光结构、p型III族氮化物异质结构，所述金刚石/氧化锌复合柔性衬底采用超晶格结构；本技术方案中，通过在III族氮化物异质结构与III族氮化物异质有源区发光结构之间设置金刚石/III族氮化物异质结构，金刚石/III族氮化物异质结构利用金刚石/氧化锌复合柔性衬底的超晶格的折射率差提高紫外波段的光子的反射，从而提高LED器件的光输出功率和可靠性，最终推动AlGaN基紫外LED器件的应用。

技术领域

本发明涉及光电子器件技术领域，尤其涉及的是一种新型的AlGaN基紫外LED外延结构。

背景技术

随着GaN基发光二极管（Light Emitting Diode，LED）制备技术的不断发展和成熟，紫外发光二极管在诸多领域中具有重大的应用价值，例如空气和水的净化、生物医疗、紫外通信等。并且紫外LED具有寿命长、能量高、照射均匀、效率高、体积小和不含有毒物质等优点。因此，研究者们逐渐将研究重点转移到紫外LED上。

III族氮化物AlGaN材料是当前制备紫外LED外延片的主要材料，其禁带宽度适合制备发出紫外波段光电器件，并且可以随着A1组分的变化而得到不同禁带宽度的AlGaN合金材料。因此，通常采用改变A1组分的大小来制备出发射波长在200-400nm内变化的紫外LED。但是，现有的紫外LED中存在紫外波段的光子的反射较差，导致LED器件的光输出功率和可靠性较低，在一定程度上限制了AlGaN基紫外LED器件的应用。

因此，现有的技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的AlGaN基紫外LED外延结构，旨在解决现有的紫外LED中存在紫外波段的光子的反射较差，导致LED器件的光输出功率和可靠性较低的问题。

本发明的技术方案如下：一种新型的AlGaN基紫外LED外延结构，其中，包括自下而上设置的金刚石/氧化锌复合柔性衬底、III族氮化物异质结构、金刚石/III族氮化物异质结构、III族氮化物异质有源区发光结构、p型III族氮化物异质结构，所述金刚石/氧化锌复合柔性衬底采用超晶格结构。

所述的新型的AlGaN基紫外LED外延结构，其中，所述金刚石/氧化锌复合柔性衬底包括自上而下设置的n型掺杂的金刚石单晶层和n型掺杂的氧化锌单晶层、或者自上而下设置的p型掺杂的金刚石单晶层和n型掺杂的氧化锌单晶层、或者自上而下设置的n型掺杂的金刚石单晶层和p型掺杂的氧化锌单晶层、或者自上而下设置的p型掺杂的金刚石单晶层和p型掺杂的氧化锌单晶层。

所述的新型的AlGaN基紫外LED外延结构，其中，所述金刚石/氧化锌复合柔性衬底的厚度为300nm—1.5mm之间，其中n型掺杂的金刚石单晶层的厚度为1nm--20nm之间。

所述的新型的AlGaN基紫外LED外延结构，其中，所述的金刚石/氧化锌复合柔性衬底掺杂杂质为钴、磷、氮和硫元素，掺杂浓度为10¹⁰—10²⁰cm^-3之间。

所述的新型的AlGaN基紫外LED外延结构，其中，所述金刚石/III族氮化物异质结构为金刚石/III族氮化物超晶格结构，外延在III族氮化物异质结构表面，位于III族氮化物异质结构与III族氮化物异质有源区发光结构之间，其中金刚石/III族氮化物异质结构为导电掺杂，掺杂杂质为钴、磷、氮和硫元素。

所述的新型的AlGaN基紫外LED外延结构，其中，所述金刚石/III族氮化物异质结构为金刚石/III族氮化物超晶格结构，外延在III族氮化物异质结构表面，位于III族氮化物异质结构与III族氮化物异质有源区发光结构之间，其中金刚石/III族氮化物异质结构为非导电掺杂。