[发明专利]一种改善短波长紫外LED限制的外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种改善短波长紫外LED限制的外延结构，从下至上依次包括衬底(1)、GaN低温缓冲层(2)、GaN第一非掺杂层(3)、GaN第二非掺杂层(4)、n型AlGaN/GaN过渡层(5)、AlGaN/AlN超晶格层(6)、多量子阱层(7)、p型AlGaN电子阻挡层(8)、p型GaN层(9)和p型GaN重掺杂接触层(10)，其特征在于，所述衬底(1)为蓝宝石/AlN复合衬底；所述多量子阱层(7)的结构为InGaN/GaN/AlGaN/AlN或AlN/InGaN/GaN/AlGaN/AlN中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种改善短波长紫外LED限制的外延结构，其特征在于，所述GaN低温缓冲层(2)的厚度为5-50nm；

所述GaN第一非掺杂层(3)的厚度为0.2-1μm；

所述GaN第二非掺杂层(4)的厚度为1-2μm；

所述n型AlGaN/GaN过渡层(5)的厚度为1-3μm；

所述p型GaN重掺杂接触层(10)的厚度为1-5nm。

3.一种改善短波长紫外LED限制的外延结构的生长方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将蓝宝石衬底放入AlN磁控溅射设备中生长AlN，得到蓝宝石/AlN复合衬底；

S2：将蓝宝石/AlN衬底放入金属有机物化学气相沉积设备中升温至1000-1300℃，于氢气氛围下处理1-10min；

S3：调整金属有机物化学气相沉积设备内部温度降至500-650℃后通入氨气和三甲基镓，生长GaN低温缓冲层(2)后不再通入三家钾镓；

S4：再次调整金属有机物化学气相沉积设备内部温度升至950-1100℃，并在此温度下进行退火处理1-8min；

S5：通入三甲基镓生长第一非掺杂氮化镓层后，继续将设备温度升至1050-1150℃后生长第二非掺杂氮化镓层；

S6：然后调整金属有机物化学气相沉积设备内部温度降至1030-1120℃后再生长n型AlGaN/GaN过渡层(5)；

S7：控制金属有机物化学气相沉积设备内部温度降至800-900℃后，生长AlGaN/AlN超晶格层(6)；

S8：调整金属有机物化学气相沉积设备内部温度重复生长多量子阱层(7)；

S9：将金属有机物化学气相沉积设备内部温度升至800-950℃后生长p型AlGaN电子阻挡层(8)；

S10：然后调整金属有机物化学气相沉积设备内部温度升至900-1050℃，再生长p型GaN层(9)；

S11：最后在金属有机物化学气相沉积设备内部温度850-950℃环境中，生长p型GaN重掺杂接触层(10)；

所述AlN的生长厚度为5-30nm；

所述多量子阱层(7)的周期数为4-13个。

4.根据权利要求3所述的一种改善短波长紫外LED限制的外延结构的生长方法，其特征在于，所述多量子阱层(7)的生长方法，具体包括如下内容：

A1：先调整金属有机物化学气相沉积设备内部温度至770-830℃生长InGaN量子阱；

A2：再生长GaN保护层；

A3：控制金属有机物化学气相沉积设备内部温度上升25-50℃后生长AlGaN势垒层；

A4：最后生长AlN限制层一。

5.根据权利要求4所述的一种改善短波长紫外LED限制的外延结构的生长方法，其特征在于，所述InGaN量子阱的厚度为2.5-4nm；

所述GaN保护层的厚度为1-2nm；

所述AlGaN势垒层的厚度为5-12nm，AlGaN势垒层中Al组分为1％-15％；

所述AlN限制层一的厚度为0.5-3nm。