[发明专利]一种深紫外LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明涉及紫外LED器件技术领域，尤其涉及一种深紫外LED外延结构及其制备方法。本发明提供的紫外LED外延结构，包括依次层叠设置的衬底、AlN缓冲层、非掺杂的AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱结构层、P型电子阻挡层、P型AlGaN空穴注入层和P型GaN覆盖层；所述多量子阱结构层包括层叠设置的电子诱捕层和量子阱发光层；所述电子诱捕层包括依次交替层叠设置的诱捕垒和诱捕阱。本发明在所述量子阱发光层前设置电子诱捕层一方面利用诱捕垒阻挡了一部分电子的迁移，另一方面又利用诱捕阱控制跃迁过去的电子的速率，从而减少电子的迁移，进而避免造成漏电现象，提高了电子与空穴的复合效率，提高了LED发光效率。

技术领域

本发明涉及紫外LED器件技术领域，尤其涉及一种深紫外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

深紫外LED可以全面应用于杀毒、水净化和消菌等领域，人们对深紫外LED的应用越来越重视，而且未来深紫外LED的市场需求越来越大，特别是可以取代目前使用的深紫外汞灯，从产品的环保性上对比，深紫外产品的研究及开发意义重大。

虽然，Al_xGa_1-xN材料的禁带宽度可通过改变Al组分实现从3.4eV（GaN）到6.2eV（AlN）范围内的连续可调，能够实现从365nm到200nm光谱范围内的发光。然而对于发光波长小于360nm的紫外LED则主要采用AlGaN量子阱结构作为有源区，电子溢流效应是导致高Al组分AlGaN基深紫外LED效率偏低的主要原因之一，在LED中，电子的浓度高且迁移速率快，空穴的浓度低且迁移速率慢，目前由于难以将电子和空穴进行有效的适配复合，从而制约了电子与空穴的复合效率，无法取得较为理想的出光功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深紫外LED外延结构及其制备方法，所述深紫外LED外延结构具有较高的电子与空穴的复合效率，进而能够提高紫外LED芯片的发光效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种深紫外LED外延结构，包括依次层叠设置的衬底、缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱结构层、P型电子阻挡层、P型AlGaN空穴注入层和P型GaN覆盖层；

所述缓冲层包括依次层叠设置的AlN缓冲层和非掺杂的AlGaN层；所述AlN缓冲层设置于所述衬底的表面；

所述多量子阱结构层包括层叠设置的电子诱捕层和量子阱发光层；

所述电子诱捕层包括依次交替层叠设置的诱捕垒和诱捕阱。

优选的，所述诱捕垒和诱捕阱的交替层叠设置的周期数为1~10。

优选的，所述诱捕垒的材料为Al_xGa_1-xN，其中x的取值范围为1x0.5；

所述电子诱捕层中的各层诱捕垒中x的取值相同，厚度不同。

优选的，所述诱捕垒的厚度为1~15nm；

沿所述交替层叠设置的方向，所述诱捕垒的厚度依次增加或减小。

优选的，所述诱捕阱的材料为Al_yIn_zGa_1-y-zN，其中，0zy0.5；

沿所述交替层叠设置的方向，所述z的取值依次减小，y的取值依次增发。

优选的，所述诱捕阱的厚度为1~5nm。

优选的，所述量子阱发光层包括依次交替层叠设置的AlGaN量子垒层和AlGaN量子阱层；

所述AlGaN量子垒层和AlGaN量子阱层交替层叠设置的周期数为1~5。