[发明专利]基于氧化镓衬底的高效紫外发光二极管及制备方法

权利要求书

1.一种基于氧化镓衬底的高效紫外发光二极管，其特征在于，包括：

自下而上依次层叠的衬底层、AlN成核层、n型GaN层、量子阱层和p型BN层；

第一电极，设置在所述n型GaN层的上表面；

第二电极，设置在所述p型BN层的上表面；

其中，所述衬底层为Ga₂O₃材料，所述AlN成核层采用磁控溅射工艺制备，所述AlN成核层的厚度为20-50nm，以氮化铝为靶材，氮气为溅射气体，采用磁控溅射工艺在Ga₂O₃衬底层上生长20-50nm的AlN成核层，其中，反应温度为370℃，反应压力为2.0Pa，溅射功率为300W；所述p型BN层的厚度为100-1000nm，以BN为靶材，以氮气为溅射气体，采用磁控溅射工艺在所述量子阱层生长厚度为100-1000nm的p型BN层，其中，反应室温度为800℃。

2.根据权利要求1所述的基于氧化镓衬底的高效紫外发光二极管，其特征在于，所述n型GaN层的厚度为500-5000nm。

3.根据权利要求1所述的基于氧化镓衬底的高效紫外发光二极管，其特征在于，所述量子阱层的厚度为300-480nm，所述量子阱层为周期性设置的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱，其中，0.1≤x≤0.5，0.3≤y≤0.75，每个周期的Al_xGa_1-xN阱层的厚度为20-40nm，Al_yGa_1-yN垒层的厚度为60-80nm。

4.一种基于氧化镓衬底的高效紫外发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：

S1：对Ga₂O₃衬底层进行热处理和氮化处理；

S2：采用磁控溅射工艺在所述Ga₂O₃衬底层上生长20-50nm的AlN成核层；

S3：采用MOCVD工艺在所述AlN成核层上生长厚度为500-5000nm的n型GaN层；

S4：采用MOCVD工艺在所述n型GaN层上生长周期数为6的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱层，其中，0.1≤x≤0.5，0.3≤y≤0.75；

S5：以BN为靶材，以氮气为溅射气体，采用磁控溅射工艺在所述Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱层生长厚度为100-1000nm的p型BN层，其中，反应室温度为800℃；

S6：在所述n型GaN层的上表面制备第一电极，在所述p型BN层的上表面制备第二电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S1包括：

S11：将Ga₂O₃衬底经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10^-2Torr，向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到20-760Torr，反应温度为900-1200℃的条件下，并保持5-10min；

S12：将热处理后的Ga₂O₃衬底置于温度为1000-1100℃的反应室中，通入流量为3000-4000sccm的氨气，持续3-5min进行氮化处理。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S2包括：

以氮化铝为靶材，氮气为溅射气体，采用磁控溅射工艺在所述Ga₂O₃衬底层上生长20-50nm的AlN成核层，其中，反应温度为370℃，反应压力为2.0Pa，溅射功率为300W。