[发明专利]一种AlInGaN半导体发光器件

说明书

本发明涉及一种AlInGaN半导体发光器件。该AlInGaN半导体发光器件包括：衬底、半导体缓冲层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、多量子阱层、P型空穴输送层、P型电子阻挡层、P型半导体传输层和P型半导体接触层。本发明提供的AlInGaN半导体发光器件通过将P型空穴输送层设置为单层AlInGaN材料层或AlInGaN/AlInGaN超晶格结构层，能够提高量子阱附近空穴的产生率，源源不断地向量子阱中提供大量的空穴，以提高AlInGaN量子阱中电子空穴复合效率，提升AlInGaN发光二极管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体发光技术领域，特别是涉及一种AlInGaN半导体发光器件。

背景技术

半导体发光器件因其优异的特性被广泛应用于制备可见光、紫光和紫外光，而半导体发光器件也正在逐步改变人类的生活。半导体可见光器件给了人类光明，节约了能源。半导体紫光和紫外光和半导体可见光一样，正在逐步进入人们的视野。自然界的紫外光有很强的使用价值，比如说UVA波段的紫外固化功能、UVB波段的紫外医疗功能、UVC波段的紫外杀菌功能等。然后自然界的紫外光比较难收集利用，并且因为大气层的吸收，地球上UVC波段几乎不存在。所以，为了更好地利用紫外光的价值，紫外发光二极管的研发和生产最近成了半导体领域的热门。

紫外发光二极管是指波长100nm到365nm之间的发光二极管，在固化、杀菌消毒、医疗、生化检测和保密通讯等领域有重大应用价值。与汞灯紫外光源相比，基于氮化铝镓（AlInGaN）材料的深紫外发光二极管具备坚固、节能、寿命长、无汞环保等优点，正逐步渗入汞灯的传统应用领域。同时，深紫外发光二极管的独特优势又激发了许多新的消费类电子产品应用，如白色家电的消毒模块、便携式水净化系统、手机消毒器等，从而展现出广阔的市场前景，成为又一全球研究热点。

目前紫外发光二极管主要采用AlInGaN作为生长材料，利用CVD外延生长方法生长出所需要的发光结构。最基本的结构包含AlInGaN缓冲层、AlInGaN非掺层、n型AlInGaN层、AlInGaN量子阱层、AlInGaN电子阻挡层以及P型AlInGaN层。随着波长变短，AlInGaN量子阱层的Al组分越高。但是随着AlInGaN量子阱层Al组分的逐渐变高，P型层Mg的激活能也越来越高，导致P型空穴的产生率随着波长变短而逐渐变低，以至于波长越短电子的空穴复合效率越低。数据表明Al组分从0到100%的P型AlInGaN层Mg的激活能从150meV上升到500meV，从而空穴浓度急剧下降。再者，因为P型电子阻挡层的势垒较高，导致空穴跃迁进入量子阱参与电子空穴复合的数量较低，也是导致量子阱中电子空穴复合效率低的另外一个原因。

目前AlInGaN发光二极管的发光效率较低，20milx20mil的芯片在100mA驱动电流下发光亮度约10mW，发光效率低导致杀菌效率也偏低，极大地限制了紫外光的使用场景。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种AlInGaN半导体发光器件。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种AlInGaN半导体发光器件，包括：衬底、半导体缓冲层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、多量子阱层、P型空穴输送层、P型电子阻挡层、P型半导体传输层和P型半导体接触层；

所述半导体缓冲层生长在所述衬底上；所述第一N型半导体层生长在所述半导体缓冲层上；所述第二N型半导体层生长在所述第一N型半导体层上；所述多量子阱层生长在所述第二N型半导体层上；所述P型空穴输送层生长在所述多量子阱层上；所述P型电子阻挡层生长在所述P型空穴输送层上；P型半导体传输层和所述P型半导体接触层生长在所述P型电子阻挡层上；

所述P型空穴输送层为单层AlInGaN材料层或AlInGaN/AlInGaN超晶格结构层。

优选地，所述衬底为蓝宝石、Si、SiC、AlN、石英玻璃或GaN。