[发明专利]深紫外发光元件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种深紫外发光元件及其制备方法，其中，所述深紫外发光元件包括：衬底、依次形成于所述衬底上的第一缓冲层、Al极性面修饰层、第二缓冲层、合并层、n型半导体层、量子阱层以及p型半导体层。本发明通过形成Al极性面修饰层，减少了晶格失配，降低了深紫外发光元件的位错和缺陷密度，进而提升了深紫外发光元件的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，特别涉及一种深紫外发光元件及其制备方法。

背景技术

深紫外发光元件，其波长范围为200～300nm，发出的深紫外光可打断病毒和细菌的DNA或RNA，直接杀死病毒和细菌，可广泛应用于空气净化、自来水杀菌、家用空调杀菌、汽车空调杀菌等杀菌消毒领域。

深紫外发光元件，一般采用AlGaN基材料在蓝宝石衬底上进行外延生长；由于AlGaN与蓝宝石之间存在较大的晶格失配和热失配，外延生长AlGaN基材料时会受衬底失配应力作用而产生较多的位错、缺陷和裂纹等问题。现有的外延生长AlGaN材料采用低温AlN缓冲层技术来释放应力，但由于低温AlN缓冲层的生长温度低，导致其具有大量的位错和缺陷，且该位错和缺陷会在外延生长过程中不断往上延伸攀移，导致在其上方外延生长的AlN和AlGaN材料也具有较高的位错密度，且晶体质量偏差，进而导致深紫外发光元件发光效率普遍低于5％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深紫外发光元件及其制备方法，以减少深紫外发光元件的晶格失配，降低深紫外发光元件的位错和缺陷密度，提升晶体质量，进而提升深紫外发光元件的发光效率。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种深紫外发光元件，包括：衬底、依次形成于所述衬底上的第一缓冲层、Al极性面修饰层、第二缓冲层、合并层、n型半导体层、量子阱层以及p型半导体层。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述Al极性面修饰层由Al原子与Al-悬挂键键合形成。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述Al-悬挂键通过对所述第一缓冲层的表面进行氢气处理形成。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述Al极性面修饰层的厚度为0.1nm～20nm。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第一缓冲层的厚度为5nm～25nm。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第二缓冲层的厚度为5nm～500nm。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述合并层通过二维横向生长方式使所述第二缓冲层的分散晶体合并以得到平整的表面。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明还提供了一种深紫外发光元件的制备方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上形成第一缓冲层；

对所述第一缓冲层的表面进行氢气处理，以在所述第一缓冲层的表面上形成Al-悬挂键；

在形成有Al-悬挂键的所述第一缓冲层的表面上沉积Al原子层，所述Al原子层中的Al原子与所述Al-悬挂键键合形成Al极性面修饰层；

在所述Al极性面修饰层上形成第二缓冲层；

在所述第二缓冲层上形成合并层；

在所述合并层上依次形成n型半导体层、量子阱层以及p型半导体层。

可选的，在所述的深紫外发光元件的制备方法中，所述第一缓冲层的形成工艺包括：PVD工艺。

可选的，在所述的深紫外发光元件的制备方法中，所述Al极性面修饰层的形成工艺包括：MOCVD工艺。