[发明专利]一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED

说明书

本发明具体涉及一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED。该LED从下至上依次包括蓝宝石沉底，N型层、具有不同铝组分的超晶格量子垒有源区、电子阻挡层、P型层及接触层，还包括从N型层引出的n型欧姆电极以及从接触层引出的p型欧姆电极。将量子阱有源区中的量子垒设计成具有不同铝组分的超晶格量子垒，抑制了空穴的泄露、削弱了量子阱里的静电场，最终提高了电子和空穴在有源区里的辐射复合率。

技术领域

本发明涉及光电二极管领域，特别涉及一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED。

背景技术

由于AlGaN的深紫外LED在计算机数据存储、杀菌消毒、水与空气净化、生物医学、环境保护等领域具有十分重要的应用价值，基于AlGaN的深紫外发光二极管(DUV LED)引起了人们的广泛关注。

然而，目前DUV LED的效率还达不到人们的要求。影响DUV LED光学性能和电学性能的因素有很多，如低的空穴注入率、载流子泄露严重、量子限制斯塔克效应、载流子限制能力弱等。在DUV LED中，p-AlGaN掺杂困难，导致空穴浓度远远低于电子浓度。电子的有效质量小，移动速率高，很容易从有源区中泄露。虽然空穴泄露造成的影响没有电子泄露造成的影响大，但是研究证明空穴泄露对DUV LED性能的影响也是不能忽略的。高A1组分的AlGaN材料的极化电场很强，引起量子限制斯塔克效应，最终使电子和空穴空间重叠率降低，辐射复合率下降。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED。该LED能够有效阻挡空穴泄露，减弱量子阱里的静电场，最终提高电子和空穴在有源区里辐射复合率。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其从下至上依次由衬底、N型电子层、超晶格量子垒有源区(具有不同铝组分的超晶格量子垒有源区)、电子阻挡层、P型空穴层及接触层层叠形成；从所述N型电子层引出n型欧姆电极，从所述接触层引出的p型欧姆电极。

本发明将有源区中的量子垒设计成具有不同铝组分的超晶格量子垒，能够有效减少空穴的泄露，减弱量子阱里的静电场，最终提高了电子和空穴在有源区里的辐射复合率。

进一步地，所述N型电子层的材料为A1_0.55Ga_0.45N，所述N型电子层的厚度为2.9-3.1μm；所述N型电子层包括由下至上厚度依次递增的18-22层网格；所述N型电子层掺杂有Si，且Si的掺杂浓度为1.9×10¹⁸-2.1×10¹⁸cm^-3。

优选地，所述N型电子层的材料为A1_0.55Ga_0.45N，且厚度为3μm，并划分为由下至上厚度递增的20层网格。

优选地，所述N型电子层掺杂有Si，且Si的掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3。

进一步地，所述超晶格量子垒有源区包括6个量子垒和5个量子阱；所述量子垒与量子阱从上至下依次层叠，最低层和最上层均为量子垒。

进一步地，所述量子垒为A1_xGa_1-xN，所述量子垒的厚度为9-11nm，所述x的取值范围为0.52-0.54；所述量子阱为A1_0.45Ga_0.55N，所述量子阱的厚度为1-3nm。

优选地，所述A1_xGa_1-xN的厚度为10nm；所述A1_0.45Ga_0.55N的厚度为2nm。