Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法技术

本发明专利技术公开了Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法，所述Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片包括：生长在Si衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的第一AlGaN层、生长在所述第一AlGaN层上的第二AlGaN层、生长在所述第二AlGaN层上的n型掺杂AlGaN层、生长在所述n型掺杂AlGaN层上的AlGaN多量子阱层、生长在所述AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层、生长在所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层上的p型掺杂GaN层。上的p型掺杂GaN层。上的p型掺杂GaN层。

【技术实现步骤摘要】
Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，特别涉及Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法。

技术介绍

[0002]深紫外光在国防技术、信息科技、生物制药、环境监测、公共卫生、杀菌消毒等领域具有广大的应用前景。目前所用的传统紫外光源是气体激光器和汞灯，存在着体积大、能耗高和污染等缺点。AlGaN基化合物半导体紫外发光二极管(LED)是一种固态紫外光源，具有体积小、效率高、寿命长、环境友好、低能耗和无污染等优点。高Al组分AlGaN材料是制备高性能深紫外LED不可替代的材料体系，无论在民用和军用方面都有重大需求，如在杀菌消毒、癌症检测、皮肤病治疗等医疗卫生领域，AlGaN基紫外光源，具有无汞污染、波长可调、体积小、集成性好、能耗低、寿命长等诸多优势。
[0003]近年来，AlGaN基深紫外LED的发展已经取得了一些进展，但其外量子效率低和发光功率低等性能问题仍阻碍着其商业化，而高质量的外延材料是制备高性能深紫外LED的基础。目前高质量的AlGaN材料一般都是通过异质外延方法制作，目前也有采用Si衬底作为AlGaN基深紫外LED的外延衬底，但Si衬底与所外延生长的AlGaN材料之间存在较大的晶格失配。因此，要实现在Si衬底上生长出高质量的AlGaN材料以及高性能的深紫外LED外延片，仍需要克服晶格失配、晶体位错、层错等重大缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法，旨在解决现有技术中AlGaN基深紫外LED外延片性能有待提高的问题。
[0005]本专利技术实施例提供一种Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片，其包括：生长在Si衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的第一AlGaN层、生长在所述第一AlGaN层上的第二AlGaN层、生长在所述第二AlGaN层上的n型掺杂AlGaN层、生长在所述n型掺杂AlGaN层上的AlGaN多量子阱层、生长在所述AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层、生长在所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层上的p型掺杂GaN层。
[0006]优选的，所述低温AlN层的厚度为50～100nm。
[0007]优选的，所述高温AlN层的厚度为200～500nm。
[0008]优选的，所述第一AlGaN层的厚度为2～10nm。
[0009]优选的，所述第二AlGaN层的厚度为800～2000nm。
[0010]优选的，所述n型掺杂AlGaN层的厚度为3～5μm。
[0011]优选的，所述AlGaN多量子阱层由7～10个周期的Al
0.3
Ga
0.7
N阱层和Al
0.5
Ga
0.5
N垒层构成。
[0012]优选的，所述Al
0.3
Ga
0.7
N阱层的厚度为2～3nm，所述Al
0.5
Ga
0.5
N垒层的厚度为10～
13nm。
[0013]优选的，从靠近Si衬底至远离Si衬底的方向，所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层中Al组分的含量从0.4逐渐降低至0，所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层的厚度为300～350nm。
[0014]本专利技术实施例提供一种如上所述的AlGaN基深紫外LED外延片的制备方法，其中，包括：
[0015]选取Si衬底；
[0016]在所述Si衬底上生长低温AlN层；
[0017]在所述低温AlN层上生长高温AlN层；
[0018]在所述高温AlN层生长第一AlGaN层；
[0019]在所述第一AlGaN层上生长第二AlGaN层；
[0020]在所述第二AlGaN层上生长n型掺杂AlGaN层；
[0021]在所述n型掺杂AlGaN层上生长AlGaN多量子阱层；
[0022]在所述AlGaN多量子阱层上生长电子阻挡层；
[0023]在所述电子阻挡层上生长Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层；
[0024]在所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层上生长p型掺杂GaN层。
[0025]本专利技术实施例提供了Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法，所述Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片包括：生长在Si衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的第一AlGaN层、生长在所述第一AlGaN层上的第二AlGaN层、生长在所述第二AlGaN层上的n型掺杂AlGaN层、生长在所述n型掺杂AlGaN层上的AlGaN多量子阱层、生长在所述AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层、生长在所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层上的p型掺杂GaN层。本专利技术采用低温AlN层结合高温AlN层，以及非晶态缓冲层技术，降低Si和AlGaN之间的应力；并采用Al组分分段渐变p型AlGaN结构，克服现有技术的不足，获得高性能的AlGaN基深紫外LED。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例提供的Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0031]还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0032]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0033]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Si衬底的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，包括：生长在Si衬底上的低温AlN层、生长在所述低温AlN层上的高温AlN层、生长在所述高温AlN层上的第一AlGaN层、生长在所述第一AlGaN层上的第二AlGaN层、生长在所述第二AlGaN层上的n型掺杂AlGaN层、生长在所述n型掺杂AlGaN层上的AlGaN多量子阱层、生长在所述AlGaN多量子阱层上的电子阻挡层、生长在所述电子阻挡层上的Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层、生长在所述Al组分分段渐变p型掺杂AlGaN层上的p型掺杂GaN层。2.根据权利要求1所述的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述低温AlN层的厚度为50～100nm。3.根据权利要求1所述的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述高温AlN层的厚度为200～500nm。4.根据权利要求1所述的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述第一AlGaN层的厚度为2～10nm。5.根据权利要求1所述的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述第二AlGaN层的厚度为800～2000nm。6.根据权利要求1所述的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述n型掺杂AlGaN层的厚度为3～5μm。7.根据权利要求1所述的AlGaN基深紫外LED外延片，其特征在于，所述AlGaN多量子阱层由7～10个周期的Al
0.3
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【专利技术属性】
技术研发人员：高芳亮，杨金铭，
申请(专利权)人：惠州市三航无人机技术研究院，
类型：发明
国别省市：