[实用新型]一种AlGaN基深紫外LED外延片

说明书

本实用新型公开了一种AlGaN基深紫外LED外延片，所述AlGaN基深紫外LED外延片包括：生长在蓝宝石衬底上的SiN层、生长在所述SiN层上的多个GaN纳米柱、对应包裹在所述多个GaN纳米柱外层的多个AlN纳米柱壳层、对应包裹在所述多个AlN纳米柱壳层外层的多个AlGaN纳米柱壳层、生长在所述多个AlGaN纳米柱壳层上的非掺杂AlGaN层、生长在所述非掺杂AlGaN层上的n型掺杂AlGaN层、生长在所述n型掺杂AlGaN层上的AlGaN多量子阱层、生长在所述AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN层、生长在所述p型掺杂AlGaN层上的p型掺杂GaN层。本实用新型采用纳米柱结构代替传统复杂的多层薄膜缓冲层结构，降低蓝宝石和AlGaN之间的晶格失配，提高了性能。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种AlGaN基深紫外LED外延片。

背景技术

深紫外光在国防技术、信息科技、生物制药、环境监测、公共卫生、杀菌消毒等领域具有广大的应用前景。目前所用的传统紫外光源是气体激光器和汞灯，存在着体积大、能耗高和污染等缺点。AlGaN基化合物半导体紫外发光二极管(LED)是一种固态紫外光源，具有体积小、效率高、寿命长、环境友好、低能耗和无污染等优点。高Al组分AlGaN材料是制备高性能深紫外LED不可替代的材料体系，无论在民用和军用方面都有重大需求，如在杀菌消毒、癌症检测、皮肤病治疗等医疗卫生领域，AlGaN基紫外光源，具有无汞污染、波长可调、体积小、集成性好、能耗低、寿命长等诸多优势。

近年来，AlGaN基深紫外LED的发展已经取得了一些进展，但其外量子效率低和发光功率低等性能问题仍阻碍着其商业化，而高质量的外延材料是制备高性能深紫外LED的基础。目前高质量的AlGaN材料一般都是通过异质外延方法制作，目前大多数采用蓝宝石衬底作为AlGaN基深紫外LED的外延衬底，但由于蓝宝石与所外延生长的AlGaN材料之间存在较大的晶格失配，一般需要在蓝宝石衬底和AlGaN之间采用多种结构的缓冲层来降低两种之间的晶格失配。因此，要实现在蓝宝石衬底上生长出高质量的AlGaN材料以及高性能的深紫外LED外延片，仍需要克服晶格失配、晶体位错、层错等重大缺陷，严重限制了紫外LED商业化生产的大规模应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是一种AlGaN基深紫外LED外延片，旨在解决现有技术中AlGaN基深紫外LED外延片性能有待提高的问题。

本实用新型实施例提供一种AlGaN基深紫外LED外延片，其中，包括：生长在蓝宝石衬底上的SiN层、生长在所述SiN层上的多个GaN纳米柱、对应包裹在所述多个GaN纳米柱外层的多个AlN纳米柱壳层、对应包裹在所述多个AlN纳米柱壳层外层的多个AlGaN纳米柱壳层、生长在所述多个AlGaN纳米柱壳层上的非掺杂AlGaN层、生长在所述非掺杂AlGaN层上的n型掺杂AlGaN层、生长在所述n型掺杂AlGaN层上的AlGaN多量子阱层、生长在所述AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的p型掺杂AlGaN层、生长在所述p型掺杂AlGaN层上的p型掺杂GaN层。

优选的，单个所述GaN纳米柱的直径为50～200nm，高度为300～2000nm。

优选的，单个所述AlN纳米柱壳层的厚度为50～150nm。

优选的，单个所述AlGaN纳米柱壳层的厚度为50～150nm。

优选的，所述非掺杂AlGaN层的厚度为500～800nm。

优选的，所述n型掺杂AlGaN层的厚度为3～5μm。

优选的，所述AlGaN多量子阱层由7～10个周期的Al_0.3Ga_0.7N阱层和Al_0.5Ga_0.5N垒层构成。