[发明专利]一种提高深紫外LED发光性能的外延生长方法

摘要

一种提高深紫外LED发光性能的外延生长方法，属于半导体光电子领域。本发明从下至上依次生长方法步骤为：1）处理衬底；2）生长低温AlN缓冲层；3）生长AlN应力控制层；4）生长高温AlN层；5）生长N型AlGaN接触层；6）生长Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN多量子阱有源层；7）生长P型AlGaN电子阻挡层；8）生长P型AlGaN限制层；9）生长P型GaN接触层。同现有技术相比，本发明方法能改善AlN和AlGaN材料的晶体质量和表面形貌，显著提高深紫外LED器件的发光性能。

主权项

一种提高深紫外LED发光性能的外延生长方法，其从下至上依次生长方法步骤为：1）处理衬底：采用磁控溅射方法在异质衬底上溅射厚度为10‑100nm的AlN薄膜，作为AlN外延生长的缓冲层；2）生长低温AlN缓冲层：控制生长温度为500‑900℃，反应室压力为50‑200mbar，Ⅴ/Ⅲ比为100‑5000，生长厚度为10‑50nm的低温AlN缓冲层；3）生长AlN应力控制层：控制生长温度为900‑1200℃，反应室压力为50‑200mbar，Ⅴ/Ⅲ比为100‑5000，生长厚度为0.1‑1μm的AlN应力控制层；4）生长高温AlN层：控制生长温度为1000‑1400℃，反应室压力为20‑100mbar，Ⅴ/Ⅲ比为10‑1000，生长厚度为1‑5μm的高温AlN层；5）生长N型AlGaN接触层：控制生长温度为900‑1200℃，反应室压力为50‑200mbar，生长厚度为1‑5μm的N型AlGaN接触层，Al组分为0‑1，Si 掺杂浓度为1E18 cm^‑3 ~2E19cm^‑3；6）生长Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN多量子阱有源层：控制生长温度为900‑1200℃，反应室压力为50‑200mbar，交替生长厚度为2‑6nm的Al_xGa_1‑xN势阱层(0<x<1)和厚度为5‑15nm的Al_yGa_1‑yN势垒层(0<y<1,x<y)，多量子阱周期数1‑10；7）生长P型AlGaN电子阻挡层：控制生长温度为800‑1200℃，反应室压力为50‑200mbar，生长厚度为10‑50nm的P型AlGaN电子阻挡层，Al组分为0‑1，Mg掺杂浓度为5E18 cm^‑3 ~1E20cm^‑3；8）生长P型AlGaN限制层：控制生长温度为800‑1200℃，反应室压力为50‑200mbar，生长厚度为10‑200nm的P型AlGaN限制层，Al组分为0‑1，Mg掺杂浓度为5E18 cm^‑3 ~1E20cm^‑3；9）生长P型GaN接触层：控制生长温度为800‑1100℃，反应室压力为100‑400mbar，生长厚度为10‑200nm的P型GaN接触层，Mg掺杂浓度为5E18 cm^‑3 ~5E20cm^‑3。