[发明专利]一种采用MOCVD技术制备370-380nm高亮度近紫外LED的方法

摘要

本发明提供一种采用MOCVD技术制备高亮度370‑380nm近紫外LED的方法。其LED外延结构从下向上依次为：PSS衬底、AlN成核层、高温非掺杂Aly1Ga1‑y1N合并层、Aly2Ga1‑y2N应力调控层，n型Aly3Ga1‑y3N接触层、n型Inx1Ga1‑x1N/Aly4Ga1‑y4N应力释放层、InxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱有源层、p型Aly5Ga1‑y5N电子阻挡层、高温p型Aly6Ga1‑y6N接触层。本发明中，合并层采用本证Aly1Ga1‑y1N，其Al组分随生长厚度增加从0线性变化到0.05；n型接触层采用固定Al组分n型Aly3Ga1‑y3N层；p型接触层采用Aly5Ga1‑y5N层，有效减少GaN材料对370‑380nm紫光的吸收损耗，从而提高近紫外LED发光效率；在本征AlGaN层和n型AlGaN接触层间生长一层Aly2Ga1‑y2N应力调控层，有效缓解n型AlGaN层应力，从而提高n‑AlGaN晶体质量。

主权项

1.一种采用MOCVD技术制备370-380nm高亮度近紫外LED的方法，其特征在于：所述LED为峰值波长范围在370-380nm高亮度近紫外LED，其外延结构从下向上依次为：图形化蓝宝石衬底(101)、AlN成核层(102)、高温非掺杂Aly1Ga1-y1N合并层(103)、Aly2Ga1-y2N应力调控层(104)、n型Aly3Ga1-y3N接触层(105)、n型Inx1Ga1-x1N/Aly4Ga1-y4N超晶格应力释放层(106)、InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层(107)、p型Aly5Ga1-y5N电子阻挡层(108)、高温p型Aly6Ga1-y6N接触层(109)；其制备方法包括以下步骤：步骤一，在MOCVD反应室中将PSS衬底(101)，在H2（氢气）气氛、1080-1100℃、反应室压力100torr下，处理5-10分钟；然后在1050-1100℃、反应室压力100torr、H2气氛下，以V/III摩尔比为500-1300，生长20-30纳米厚的AlN成核层(102)；步骤二，在1000-1100℃、反应室压力200-300torr、H2气氛下，以V/III摩尔比为1000-1300，生长2-4微米厚高温非掺杂Aly1Ga1-y1N合并层(103)；步骤三，在1000-1100℃、反应室压力100-200torr、H2气氛下，以V/III摩尔比为1000-1300，生长Aly2Ga1-y2N应力调控层(104)；步骤四，在1000-1100℃、反应室压力100-200torr、H2气氛下，以V/III摩尔比为1000-1300，Si掺杂浓度为1018-1019cm-3，生长2-4微米厚n型Aly3Ga1-y3N接触层(105)；步骤五，在750-850℃、反应室压力300torr、N2（氮气）气氛下，以V/III摩尔比为5000-1000，Si掺杂浓度大于1019cm-3，生长5至10个周期的n型Inx1Ga1-x1N/Aly4Ga1-y4N超晶格应力释放层(106)，其中应力释放层浅阱Inx1Ga1-x1N层的厚度为2-4nm，其In组分x1小于有源层的In组分x，即x1≤x≤0.03,应力释放层浅垒Aly4Ga1-y4N层厚度为2.5-5nm，其Al组分y4小于有源层的Al组分y，即0.01≤y4≤y≤0.1；步骤六，在750-850℃、反应室压力300torr、N2气氛下,以V/III摩尔比为5000-10000，接着生长5-10周期InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源层(107),其中InxGa1-xN量子阱层厚度为2-3nm，其In组分x，0<x≤0.03，垒层AlyGa1-yN厚度为10-20nm，其Al组分y，0.01≤y≤0.1；步骤七，在950-1050℃、反应室压力100-300torr、H2气氛下，以V/III摩尔比为5000-10000，Mg掺杂浓度为1017-1018cm-3 ，在有源层上，生长20-40nm的p型Aly5Ga1-y5N电子阻挡层(108)，其Al组分y5大于有源层Al组分y，即0.1≤y5≤0.2；步骤八，在950-1050℃、反应室压力100torr、H2气氛下，以V/III摩尔比为2000-5000，Mg掺杂浓度为1017-1018cm-3，生长100-200nm高温p型Aly6Ga1-y6N接触层(109)。