一种光电器件结构制造技术

本申请提供了一种光电器件结构，涉及半导体光电技术领域。该光电器件结构包括逐层连接的衬底、缓冲层、n型半导体层、Al

【技术实现步骤摘要】
一种光电器件结构
本申请涉及半导体光电
，具体而言，涉及一种光电器件结构。
技术介绍
近年来，AlGaN基深紫外LED具有环保、无汞、杀菌，高调制频率等优点，在紫外固化、空气与水净化、生物医疗，高密度储存，安全与保密通讯等领域具有重要商业应用价值。然而，相对于较成熟的蓝光LED，深紫外LED依旧表现出较低的辐射复合效率及出光效率。限制其较高量子效率的输出，原因包括：1、生长AlGaN基深紫外LED外延材料时，较大应变的量子结构，产生过多的位错密度，形成非辐射复合中心，导致效率下降；2、P型掺杂困难，高Al组分中Mg并入非常困难，激活效率低于1％；3、限制AlGaN基LED发光效率的一个关键因素是大电流条件下电子空穴注入不匹配导致的电子电流泄漏，部分电子不能在发光有源区内充分复合发光，而是从有源区泄漏到p型区，对于高Al组分的AlGaN基深紫外LED空穴注入不足及电子泄露更加严重。原因在于AlGaN中Mg的激活能高达510-600meV，造成P型AlGaN的空穴浓度远远低于n型AlGaN，导致了大量电子从量子阱内泄露到P型区内被损耗掉。这些泄漏的电子也降低了载流子的辐射复合效率，继而降低了深紫外LED出光效率。综上所述，目前AlGaN基深紫外LED存在复合效率与出光效率较低的问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种光电器件结构，以解决现有技术中AlGaN基深紫外LED的复合效率与出光效率较低的问题。为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：一方面，本申请实施例提供一种光电器件结构，所述光电器件结构包括逐层连接的衬底、缓冲层、n型半导体层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区、最后一个AlxGa1-xN量子垒层、p型电子阻挡层、p型半导体层以及接触层，且0.01≤x<y≤1；其中，所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区包括多个量子阱层与多个AlGaN量子垒层，所述多个量子阱层与所述多个AlGaN量子垒层交替设置，以使所述发光有源区中的第一个所述AlGaN量子垒层靠近所述n型半导体层设置，所述发光有源区中的最后一个所述量子阱层靠近所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层设置，且所述多个AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层均为铝组分渐变层。进一步地，所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区包括N个量子阱层与N个AlGaN量子垒层，其中，2≤N≤20；其中，所述N个量子阱层中铝组分恒定不变，所述N个量子阱层与N个AlGaN量子垒层交替设置；每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中的铝组分在生长方向上呈线性或非线性变化。进一步地，每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中的铝组分在生长方向上均先递增，后递减，再递增，再递减。进一步地，每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中的铝组分在生长方向上的初始值为a1，并沿生长方向先递增为b1，后递减为a1，再递增为b1，后递减为a1。进一步地，每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层均为Al0.53Ga0.47N/AlaGa1-aN/AlbGa1-bN/AlaGa1-aN/AlbGa1-bN/Al0.53Ga0.47N结构，其中，0.53≤a<b≤1，且a、b渐变。进一步地，每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层的厚度均为5～100nm。进一步地，每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中最高的铝组分数值小于或等于所述p型电子阻挡层中的铝组分数值；每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中最低的铝组分数值大于所述量子阱层中的铝组分数值。进一步地，所述缓冲层包括AlN缓冲层；所述n型半导体层包括n型AlGaN层；所述p型电子阻挡层包括p型AlGaN电子阻挡层；所述p型半导体层包括p型AlGaN层。进一步地，所述衬底为蓝宝石衬底、SiC衬底、Si衬底以及GaN衬底中的任意一种。另一方面，本申请实施例还提供了一种光电器件结构制作方法，所述方法用于制作上述的光电器件结构，所述方法包括：沿一衬底的表面依次生长缓冲层、n型半导体层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区、最后一个AlxGa1-xN量子垒层、p型电子阻挡层、p型半导体层以及接触层，其中，0.01≤x<y≤1；且AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区多个量子阱层与多个AlGaN量子垒层，其中，生长所述多个AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层的步骤包括：在反应腔室中，将温度调节至目标温度，并调节Al源和Ga源流量随生长时间逐渐变化，以生长出铝组分渐变的多个AlGaN量子垒层与最后一个AlxGa1-xN量子垒层。相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：本申请实施例提供了一种光电器件结构，该光电器件结构包括逐层连接的衬底、缓冲层、n型半导体层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区、最后一个AlxGa1-xN量子垒层、p型电子阻挡层、p型半导体层以及接触层，且0.01≤x<y≤1；其中，AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区包括多个量子阱层与多个AlGaN量子垒层，多个量子阱层与多个AlGaN量子垒层交替设置，以使发光有源区中的第一个AlGaN量子垒层靠近n型半导体层设置，发光有源区中的最后一个量子阱层靠近最后一个AlxGa1-xN量子垒层设置，且多个AlGaN量子垒层与最后一个AlxGa1-xN量子垒层均为铝组分渐变层。由于本申请优化了AlGaN基半导体深紫外器件的能带结构，将多个AlGaN量子垒层与最后一个AlxGa1-xN量子垒层均为铝组分渐变层，通过结构的改变，相对于普通的紫外结构，能有效地增加电子限制效果、增强空穴注入效率，从而提高AlGaN基半导体紫外器件的量子效率与发光效率。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。图1为本申请实施例提供光电器件结构的剖面示意图。图2为本申请实施例提供光电器件结构与传统结构的电致发光光谱对比图。图3为本申请实施例提供量子垒层结构设计之一。图4为本申请实施例提供量子垒层结构设计之二。图5为本申请实施例提供量子垒层结构设计之三。图6为本申请实施例提供量子垒层结构设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电器件结构，其特征在于，所述光电器件结构包括逐层连接的衬底、缓冲层、n型半导体层、Al

【技术特征摘要】
1.一种光电器件结构，其特征在于，所述光电器件结构包括逐层连接的衬底、缓冲层、n型半导体层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区、最后一个AlxGa1-xN量子垒层、p型电子阻挡层、p型半导体层以及接触层，且0.01≤x<y≤1；
其中，所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区包括多个量子阱层与多个AlGaN量子垒层，所述多个量子阱层与所述多个AlGaN量子垒层交替设置，以使所述发光有源区中的第一个所述AlGaN量子垒层靠近所述n型半导体层设置，所述发光有源区中的最后一个所述量子阱层靠近所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层设置，且所述多个AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层均为铝组分渐变层。


2.如权利要求1所述的光电器件结构，其特征在于，所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN发光有源区包括N个量子阱层与N个AlGaN量子垒层，其中，2≤N≤20；
其中，所述N个量子阱层中铝组分恒定不变，所述N个量子阱层与N个AlGaN量子垒层交替设置；
每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中的铝组分在生长方向上呈线性或非线性变化。


3.如权利要求2所述的光电器件结构，其特征在于，每个所述AlGaN量子垒层与所述最后一个AlxGa1-xN量子垒层中的铝组分在生长方向上均先递增，后递减，再递增，再递减。


4.如权利要求3所述的光电器件结构，其特征在于，每个所述AlGa...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巧，刘宁炀，梁锡辉，卢瀚仑，王君君，林丹，
申请(专利权)人：广东省半导体产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44