医疗用发光二极管制造技术

本发明专利技术提供了一种医疗用发光二极管，包括衬底，依次位于所述衬底上的过渡层、U型氮化镓层、N型氮化镓层、发光层、P型氮化镓层，所述发光层包括交替设置在所述N型氮化镓层上的多个发光垒层和多个发光阱层，所述发光垒层和所述发光阱层交替层叠设置，发光垒层为第一铝镓氮层，发光阱层为第二铝镓氮层，发光垒层数量比发光阱层数量多一个，至少其中之一发光阱层中铝含量随厚度逐渐降低，与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度逐渐升高。本发明专利技术提供的二极管形成的能带结构有利于电子与空穴复合，提高二极管发光性能。

Medical LED

【技术实现步骤摘要】
医疗用发光二极管
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种医疗用发光二极管。
技术介绍
III-V族化合物半导体材料由于其较宽的直接带隙、良好的热学和化学稳定性，因而被广泛的应用于医疗微电子和光电子器件领域。III-V族化合物中氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)和氮化铟(InN)是直接带隙半导体材料，其室温禁带宽度依次为3.39eV、6.28eV和1.95eV，氮化镓及其固溶体可用于制造从可见光到紫外波段的医疗光电子器件，例如蓝光发光二极管、紫外发光二极管，近来III-V族化合物受到广泛重视，然而，由于氮化物熔点高、离解压大，在制备单晶方面却进展缓慢，不利于氮化镓材料在器件方面的应用。现有技术的氮化镓基发光二极管，主要包括通过金属有机化学气相沉积技术依次生长在衬底上缓冲层、U型氮化镓层、N型氮化镓层、发光层、P型氮化镓层。其中发光层包括周期性层叠的发光阱层和发光垒层，发光层位于N型氮化镓层和P型氮化镓层之间，通过芯片工序分别在N型氮化镓层和P型氮化镓层上形成电极，通电状态下N型氮化镓层产生的电子和P型氮化镓层产生的空穴在发光层中复合发光，由于电子迁移率高于空穴迁移率(前者约为后者三倍)，同时在紫外发光二极管的发光层中，较高的铝含量降低了发光二极管的发光性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种医疗用发光二极管，能够有效提高二极管性能。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种医疗用发光二极管，包括衬底，位于所述衬底上的过渡层，位于所述过渡层上的U型氮化镓层，位于所述U型氮化镓层上的N型氮化镓层，位于所述N型氮化镓层上的发光层，位于所述发光层上的P型氮化镓层，所述发光层包括交替设置在所述N型氮化镓层上的多个发光垒层和多个发光阱层，所述发光垒层和所述发光阱层交替层叠设置，发光垒层为第一铝镓氮层，发光阱层为第二铝镓氮层，第一铝镓氮层和第二铝镓氮层铝含量不同，第一个发光垒层位于N型氮化镓层上，P型氮化镓层位于最后一个发光垒层上，发光垒层数量比发光阱层数量多一个，至少其中之一发光阱层中铝含量随厚度逐渐降低，与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度逐渐升高。可选的，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层位于所述N型氮化镓层一侧，所述发光阱层中铝含量随厚度降低速率大于与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度升高速率。可选的，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层厚度小于与该发光阱层相邻的发光垒层厚度。可选的，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层位于所述P型氮化镓层一侧，所述发光阱层中铝含量随厚度降低速率小于与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度升高速率。可选的，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层厚度大于与该发光阱层相邻的发光垒层厚度。可选的，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层与铝含量随厚度逐渐升高的发光垒层之间还包括一中间层，所述中间层位于该发光阱层上，发光垒层位于所述中间层上。可选的，所述中间层为第三铝镓氮层，所述第三铝镓氮层铝含量介于第一铝镓氮层铝含量和第二铝镓氮层铝含量之间。可选的，所述第三铝镓氮层中铝含量随厚度均匀变化。可选的，所述中间层为铟镓氮层。可选的，所述铟镓氮层与发光垒层之间还包括一氮化镓层。本专利技术的有益效果是：本专利技术将发光阱层中铝含量设置成随厚度逐渐降低，同时与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度逐渐升高，可以在该相邻发光阱层与发光垒层中形成发光阱层势能逐渐降低，发光垒层势能逐渐升高的能带结构，这种结构有利于电子与空穴复合，提高二极管发光性能。附图说明图1为本专利技术提供的发光二极管结构示意图；图2为与图1对应的发光二极管制备方法流程图；图3为本专利技术提供的发光二极管另一实施例结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术提供的医疗用发光二极管进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于，本专利技术提供一种医疗用发光二极管，如图1所示，包括衬底1，依次位于所述衬底1上的过渡层2、U型氮化镓层3、N型氮化镓层4、发光层5、P型氮化镓层6；所述U型氮化镓层3包括以三维模式生长的3D氮化镓层31和以二维模式生长的2D氮化镓层32；所述发光层5包括周期性层叠的发光垒层51、发光阱层52，相邻发光垒层51之间具有所述发光阱层52，发光垒层51数量比发光阱层52数量多一个，第一个发光垒层51位于N型氮化镓层4上，P型氮化镓层6位于最后一个发光垒层51上，发光垒层51为第一铝镓氮层，发光阱层52为第二铝镓氮层，第一铝镓氮层和第二铝镓氮层铝含量不同，至少其中之一发光阱层52中铝含量随厚度逐渐降低，与该发光阱层52相邻的发光垒层51中铝含量随厚度逐渐升高。请参考图2，在制备本专利技术提供的发光二极管过程中先进行步骤201，对衬底1氢化处理。具体的，保持反应腔体压力100～600Torr，温度1000～1200℃，氢气流量50～160slm，对衬底1进行氢化处理，处理2～20min。本实施例中，所述衬底1的材料为蓝宝石。在其他实施例中所述衬底1还可以是氮化镓衬底、硅衬底或碳化硅衬底，衬底1尺寸为二寸、四寸或六寸，选用图形化衬底或者平片。通过氢气对衬底表面进行氢化处理，可以去除衬底表面的杂质，同时对衬底晶体进行定向取向，便于后续过渡层沉积在所述衬底上。然后，进行步骤202，沉积过渡层2。具体的，保持反应腔体压力300～600Torr，温度500～700℃，氮气流量50～80slm，氢气流量40～70slm，氨气流量30～70slm，三甲基镓流量50～150sccm，在经过氢化处理的衬底1上沉积过渡层2，控制过渡层2厚度为10～30nm本实施例中，所述过渡层2为氮化镓层，在其他实施例中，所述过渡层2还可以为氮化铝层、铝镓氮层。异质外延(衬底材料与氮化镓材料不同)中存在较为严重的晶格失配和热应力失配，通过生长一层过渡层可以有效的减少两种不同材料之间的晶格失配和热应力失配。在其他实施例中，当为同质外延时可以省却所述过渡层。接着，进行步骤203，高温处理。具体的，保持反应腔体压力400～600Torr，温度500～1200℃，氮气流量60～80slm，氢气流量50～70slm，氨气流量50～70slm，对过渡层2进行高温处理。由于过渡层是在相对较低的温度下形成，晶体状态介于单晶和多晶之间，结晶质量差，高温处理可以进一步提高过渡层的结晶质量，同时高温处理可以获得更好的表面形貌。接着，进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医疗用发光二极管，其特征在于，包括衬底，位于所述衬底上的过渡层，位于所述过渡层上的U型氮化镓层，位于所述U型氮化镓层上的N型氮化镓层，位于所述N型氮化镓层上的发光层，位于所述发光层上的P型氮化镓层，所述发光层包括交替设置在所述N型氮化镓层上的多个发光垒层和多个发光阱层，所述发光垒层和所述发光阱层交替层叠设置，发光垒层为第一铝镓氮层，发光阱层为第二铝镓氮层，第一铝镓氮层和第二铝镓氮层铝含量不同，第一个发光垒层位于N型氮化镓层上，P型氮化镓层位于最后一个发光垒层上，发光垒层数量比发光阱层数量多一个，至少其中之一发光阱层中铝含量随厚度逐渐降低，与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度逐渐升高。/n

【技术特征摘要】
1.一种医疗用发光二极管，其特征在于，包括衬底，位于所述衬底上的过渡层，位于所述过渡层上的U型氮化镓层，位于所述U型氮化镓层上的N型氮化镓层，位于所述N型氮化镓层上的发光层，位于所述发光层上的P型氮化镓层，所述发光层包括交替设置在所述N型氮化镓层上的多个发光垒层和多个发光阱层，所述发光垒层和所述发光阱层交替层叠设置，发光垒层为第一铝镓氮层，发光阱层为第二铝镓氮层，第一铝镓氮层和第二铝镓氮层铝含量不同，第一个发光垒层位于N型氮化镓层上，P型氮化镓层位于最后一个发光垒层上，发光垒层数量比发光阱层数量多一个，至少其中之一发光阱层中铝含量随厚度逐渐降低，与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度逐渐升高。


2.如权利要求1所述的医疗用发光二极管，其特征在于，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层位于所述N型氮化镓层一侧，所述发光阱层中铝含量随厚度降低速率大于与该发光阱层相邻的发光垒层中铝含量随厚度升高速率。


3.如权利要求2所述的医疗用发光二极管，其特征在于，所述铝含量随厚度逐渐降低的发光阱层厚度小于与该发光阱层相邻的发光垒层厚度。


4.如权利要求1所述的医疗用发光二极管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蕾蕾，
申请(专利权)人：孙蕾蕾，
类型：发明
国别省市：安徽;34