近紫外光发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种近紫外光发射装置。该光发射装置包括n型接触层、p型接触层、设置在所述n型接触层和所述p型接触层之间的多重量子阱结构的活性区域、和设置在所述n型接触层和所述活性区域之间的至少一个电子阻挡层。n型接触层和p型接触层的每一个包括AlInGaN或AlGaN层，且电子阻挡层由AlInGaN或AlGaN形成。另外，电子阻挡层包括比邻接的层更多的Al，以阻挡电子流入活性区域。因此，电子迁移率被降低，通过此提高了活性区域中电子和空穴的复合率。

【技术实现步骤摘要】
近紫外光发射装置
本专利技术涉及一种无机半导体光发射装置，且更具体地为，一种近紫外光发射装置。
技术介绍
通常地，基于氮化镓(GaN)的半导体已经被广泛地用于UV、蓝/绿光发射二极管或作为光源的激光二极管的大量技术中，包括全彩色显示器、交通标志板、一般照明、和光通信装置。特别地，氮化铟镓(InGaN)复合半导体由于其窄的带隙引起了广泛注意。使用这样的基于氮化镓的复合半导体的光发射装置已经被广泛用于大量技术中，包括大的真彩平板显示器、背光单元的光源、交通标志板、高分辨率输出系统、光通信等。特别地，发射近紫外光(UV)的光发射装置被用于防伪、树脂固化、UV医疗等，并且其联合荧光体可以实现不同颜色的可见光。近紫外光指的是波长范围从大约320nm到大约390nm的紫外光。光发射装置包括InGaN阱层，发射具有大约360nm或更高的波长的光，即是，波长范围为360nm到390nm的紫外光，根据阱层内In的含量。另一方面，因为在阱层内产生的光通过势垒层和接触层发射到外边，多个半导体层排列在光路上，并吸收光。特别地，当半导体层具有比阱层窄的带隙或相近的带隙时，由于该半导体层，将发生大量光损失。特别地，需要控制n型接触层和p型接触层对光的吸收，它们占了光发射装置的大多数厚度。由于这个原因，在传统的近紫外光发射装置中，不仅电子阻挡层，而且势垒层、n型接触层和p型接触层均由AlGaN形成，其相比InGaN具有较高的带隙。然而，因为n型接触层由AlGaN形成，难于形成具有良好结晶度的活性层，因此近紫外光发射装置表现出比蓝光发射装置更低的电/光特性。另外，在基于氮化镓的半导体中，空穴迁移率远小于电子迁移率。特别地，基于含Al的氮化镓半导体层与基于不含Al的氮化镓半导体层相比具有显著低的空穴迁移率。因此，在近紫外光发射装置中，在p型接触层中包含AlGaN，空穴迁移率远小于电子迁移率。结果，在阱层电子和空穴复合率被降低，由此引起光输出的减少。特别地，电子和空穴的复合率会进一步降低光发射装置的高电流密度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高基于氮化镓的近紫外光发射装置的光输出。本专利技术的目的还在于提供能够提高活性层的结晶度的近紫外光发射装置。根据本专利技术的第一方面，一种光发射装置包括：n型接触层，包括AlGaN层或AlInGaN层；p型接触层，包括AlGaN层或AlInGaN层；位于n型接触层和p型接触层之间的多重量子阱结构的活性区域；和至少一个设置于n型接触层和活性区域之间的电子阻挡层。另外，多重量子阱结构的活性区域包括势垒层和阱层，其中势垒层有AlInGaN或AlGaN形成，且第一势垒层设置于最接近N型接触层处，其相比其他势垒层可以包括更多的Al。电子阻挡层可以由AlInGaN或AlGaN形成，并且其相比邻近的层包括更多的Al以阻挡电子流入活性区域。从而，电子迁移率下降，由此提高了活性区域中电子和空穴的复合率。特别地，第一势垒层还可以设计为阻挡电子流动。从而，可以通过第一势垒层和电子阻挡层有效的阻挡电子流动。这里，光发射装置发射近紫外光。特别地，多重量子阱结构的活性区域可以发射波长范围为360nm到390nm的近紫外光。另外，阱层可以由InGaN形成。另外，当势垒层包括铟(In)时，铟可以提高阱层结晶度，通过缓解阱层和势垒层之间的晶格失配度。设置在最邻近n型接触层的第一势垒层可以包括比其他势垒层多5％或更多的Al，或者10％或更多，或20％或更多。在一些实施例中，设置在最邻近n型接触层的第一势垒层可以包含30％～50％的Al。本文所用的，由百分比表示的金属成分含量指的是金属成分含量相比基于氮化镓的层的金属的总含量的百分比。即是，基于氮化镓的层，其分子式由AlxInyGazN表示，其中Al的含量由100x/(x+y+z)计算并由百分比表示。由于x+y+z＝1，每种金属成分的百分比通过将成分比(x、y或z)乘以100来得到。另一方面，除了第一势垒层的其他势垒层可以由AlInGaN或AlGaN形成，其包括10％到30％的Al和1％或更少的In。在一个实施例中，第一势垒层可由AlInGaN形成，其含有1％或更少的In。在一个实施例中，p型接触层可以包括具有较低的高密度掺杂层，较高的高密度掺杂层，和设置于较低高密度掺杂层和较高高密度掺杂层之间的低密度掺杂层。另外，低密度掺杂层具有比较低和较高的高密度掺杂层更大的厚度。当低密度掺杂层的厚度比其他掺杂层的厚度大时，它能够阻挡p型接触层对光的吸收。另外，n型接触层可以包括较低氮化铝镓层，较高氮化铝镓层，和设置于较低氮化镓层和较高氮化铝镓层之间的具有多层结构的中间层。通过将多层结构的中间层插入n型接触层的中间，能够提高n型接触层的外延层的结晶度。特别地，多层结构的中间层可以具有这样的结构，其中AlInN和GaN可以可变换的一个堆叠在另一个上面。另外，n型接触层还可以包括调制掺杂AlGaN层。较高氮化铝镓层可以为调制掺杂层。光发射装置可以进一步包括设置在n型接触层和活性区域之间的超晶格层；和设置在超晶格层和活性区域之间的电子注入层。电子注入层相比超晶格层可以具有较高的n型杂质掺杂浓度，并且第一势垒层可以与电子注入层邻接。由于第一势垒层位于邻接电子注入层的位置，具有相对高的n型杂质掺杂浓度，它能够有效阻挡电子流动。另外，光发射装置可以进一步包括设置在n型接触层和超晶格层之间的抗静电层，且第一电子阻挡层可以设置在抗静电层和超晶格层之间。抗静电层阻挡了活性区域的结晶度恢复造成的静电放电，它是由于包含AlGaN或AlInGaN的n型接触层掺杂杂质造成了恶化。在一些实施例中，抗静电层可以包括不掺杂的AlGaN层；相比n型接触层来说掺杂了较低浓度的n型杂质的低浓度AlGaN层；和相比低浓度AlGaN层来说掺杂了较高浓度的n型杂质的高浓度AlGaN层，其中低浓度AlGaN层可以设置在不掺杂的AlGaN层和高浓度AlGaN层之间。当掺杂浓度逐渐升高时，不掺杂的AlGaN层恢复了活性区域的结晶度，由此保持了在其上生长的层的结晶度。另外，第一电子阻挡层可以邻接高浓度AlGaN层。第一电子阻挡层可以设置于邻接高浓度AlGaN层，通过它有效的阻挡电子流动。n型接触层和超晶格层可以包含小于10％的Al并且第一电子阻挡层可以包含10％到20％的Al。另一方面，第二电子阻挡层设置在n型接触层和抗静电层之间。另外，n型接触层和抗静电层可以包含小于10％的Al，且第二电子阻挡层可以包含10％到20％的Al。根据本专利技术的实施例，光发射装置可以提高电子和空穴的复合率，通过电子阻挡层来阻挡电子的流动，且第一势垒层包含了比其他势垒层多得多的Al，通过其提高了光的输出。另外，抗静电层和/或超晶格层设置在n型接触层和活性区域之间，其提高了活性区域的结晶度，通过其提高了光输出。附图说明本专利技术的上述和其他方面、特征和益处通过以下的实施例，并结合附图的详细描述将变得更为清楚，其中：图1为根据本专利技术的一个实施例的光发射装置的截面图；图2为根据本专利技术的实施例的光发射装置的多重量子阱结构的截面图；图3为根据本专利技术的一个实施例的能量带隙的带隙示意图；图4为根据本专利技术的一个实施例的包括电极的光发射装置的截面图图5为根据本专利技术的实施例的光发射装置的光输出的曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近紫外光发射装置，包括：n型接触层，包括AlGaN层或AlInGaN层；P型接触层，包括AlGaN层或AlInGaN层；设置在所述n型接触层和所述p型接触层之间的多重量子阱结构的活性区域；和设置在所述n型接触层和所述活性区域之间的至少一个电子阻挡层，其中，多重量子阱结构的活性区域包括势垒层和阱层，势垒层由AlInGaN或AlGaN形成并且包括第一势垒层，其设置在最接近n型接触层处，并且包括比其他势垒层更多的Al，和其中，电子阻挡层由AlInGaN或AlGaN形成，且包含比邻接的层更多的Al，以阻挡电子流入活性区域。

【技术特征摘要】
2013.10.28 KR 10-2013-01282011.一种近紫外光发射装置，包括：n型接触层，包括AlGaN层或AlInGaN层；P型接触层，包括AlGaN层或AlInGaN层；设置在所述n型接触层和所述p型接触层之间的多重量子阱结构的活性区域；设置在所述n型接触层和所述活性区域之间的至少一个电子阻挡层；设置在所述n型接触层和所述活性区域之间的超晶格层；设置在所述超晶格层和所述活性区域之间的电子注入层；和设置在所述n型接触层和所述超晶格层之间的抗静电层；其中，多重量子阱结构的活性区域包括势垒层和阱层，势垒层由AlInGaN或AlGaN形成并且包括第一势垒层，其设置在最接近n型接触层处，并且包括比其他势垒层更多的Al，其中，电子阻挡层由AlInGaN或AlGaN形成，且包含比邻接的层更多的Al，以阻挡电子流入活性区域，其中，所述电子注入层比超晶格层具有更多的n型杂质掺杂浓度，且第一势垒层邻接所述电子注入层，和其中，第一电子阻挡层设置在所述抗静电层和所述超晶格层之间。2.根据权利要求1的光发射装置，其中，第一势垒层包含30％到50％的Al。3.根据权利要求2的光发射装置，其中，除了第一势垒层的其他势垒层由AlInGaN或AlGaN形成，包含10％到30％的Al和1％或更少的In。4.根据权利要求3的光发射装置，其中，第一势垒层由AlInGaN形成，包含1％或更少的In。5.根据权利要求1的光发射装置，其中，所述抗静电层包括未掺杂AlGaN层、掺杂了比n...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩昌锡，金华睦，崔孝植，黄晶焕，朴起延，
申请(专利权)人：首尔伟傲世有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR