[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：衬底和位于所述衬底上的外延层，所述外延层从下至上依次包括：第一n型半导体层、阻拦层、量子阱层以及P型半导体层，其中，所述阻拦层包括至少两层空穴阻拦层以及每两层相邻的空穴阻拦层之间的第二n型半导体层。本发明通过在所述第一n型半导体层与量子阱层之间增加阻拦层，可以调控量子阱层中的电子和空穴波函数的分布，减少p型空穴往第一n型半导体层扩散跃迁，同时，可以减轻量子阱层的电子和空穴的浓度差异程度，提升量子阱层中电子和空穴的电子波函数的交叠和复合几率，进而提升深紫外发光元件的量子转换效率，使得深紫发光元件的发光效率提升至5％～10％。

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200nm～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。

深紫外发光元件的p型半导体层使用高Al组分的AlGaN，随着Al组分上升，Mg的掺杂和离化效率降低，从而导致深紫外发光元件的空穴浓度普遍低于1E17cm^-2，而n型半导体层使用Si掺杂，Si的掺杂和离化效率较高，电子浓度普遍高于5E18cm^-2。由于p型半导体层和n型半导体层的空穴和电子浓度差异较大，导致注入量子阱层的电子浓度远高于空穴浓度，进而导致电子空穴波函数在量子阱层的空间上分布极不一致，电子空穴复合效率低。在大电流注入情况下，多余的电子会溢出量子阱层，泄漏至p型半导体层，进而与空穴产生非辐射复合，进一步引起发光效率急剧下降。因此，电子和空穴在深紫外发光元件中浓度差异大、分布不均匀是导致其发光效率普遍低于5％的重要原因。

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，以解决电子和空穴在深紫外发光元件中浓度差异大和分布不均匀问题。

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：衬底和位于所述衬底上的外延层，所述外延层从下至上依次包括：第一n型半导体层、阻拦层、量子阱层以及P型半导体层，其中，所述阻拦层包括至少两层空穴阻拦层以及每两层相邻的空穴阻拦层之间的第二n型半导体层。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述阻拦层为三明治结构层，其包括层叠的第一空穴阻拦层、第二n型半导体层以及第二空穴阻拦层。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第一空穴阻拦层的厚度为

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第二空穴阻拦层的厚度为

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第二n型半导体层的厚度为50nm～200nm。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述空穴阻拦层的材质为AlGaN和AlN中的至少一种。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述空穴阻拦层的材质中的Al组分含量大于90％。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第二n型半导体层的材质包括AlGaN。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第二n型半导体层的材质中的Al组分含量与所述第一n型半导体层相同。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第二n型半导体层的材质中的Al组分含量为50％～75％。

可选的，在所述的深紫外发光元件中，所述第一n型半导体层材质中掺杂有Si，且所述Si掺杂浓度为8E18cm^-3～5E19cm^-3。