一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED制造技术

本发明专利技术具体涉及一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED。该LED从下至上依次包括蓝宝石沉底，N型层、具有不同铝组分的超晶格量子垒有源区、电子阻挡层、P型层及接触层，还包括从N型层引出的n型欧姆电极以及从接触层引出的p型欧姆电极。将量子阱有源区中的量子垒设计成具有不同铝组分的超晶格量子垒，抑制了空穴的泄露、削弱了量子阱里的静电场，最终提高了电子和空穴在有源区里的辐射复合率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED
本专利技术涉及光电二极管领域，特别涉及一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED。
技术介绍
由于AlGaN的深紫外LED在计算机数据存储、杀菌消毒、水与空气净化、生物医学、环境保护等领域具有十分重要的应用价值，基于AlGaN的深紫外发光二极管(DUVLED)引起了人们的广泛关注。然而，目前DUVLED的效率还达不到人们的要求。影响DUVLED光学性能和电学性能的因素有很多，如低的空穴注入率、载流子泄露严重、量子限制斯塔克效应、载流子限制能力弱等。在DUVLED中，p-AlGaN掺杂困难，导致空穴浓度远远低于电子浓度。电子的有效质量小，移动速率高，很容易从有源区中泄露。虽然空穴泄露造成的影响没有电子泄露造成的影响大，但是研究证明空穴泄露对DUVLED性能的影响也是不能忽略的。高A1组分的AlGaN材料的极化电场很强，引起量子限制斯塔克效应，最终使电子和空穴空间重叠率降低，辐射复合率下降。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED。该LED能够有效阻挡空穴泄露，减弱量子阱里的静电场，最终提高电子和空穴在有源区里辐射复合率。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术提供的一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其从下至上依次由衬底、N型电子层、超晶格量子垒有源区(具有不同铝组分的超晶格量子垒有源区)、电子阻挡层、P型空穴层及接触层层叠形成；从所述N型电子层引出n型欧姆电极，从所述接触层引出的p型欧姆电极。本专利技术将有源区中的量子垒设计成具有不同铝组分的超晶格量子垒，能够有效减少空穴的泄露，减弱量子阱里的静电场，最终提高了电子和空穴在有源区里的辐射复合率。进一步地，所述N型电子层的材料为A10.55Ga0.45N，所述N型电子层的厚度为2.9-3.1μm；所述N型电子层包括由下至上厚度依次递增的18-22层网格；所述N型电子层掺杂有Si，且Si的掺杂浓度为1.9×1018-2.1×1018cm-3。优选地，所述N型电子层的材料为A10.55Ga0.45N，且厚度为3μm，并划分为由下至上厚度递增的20层网格。优选地，所述N型电子层掺杂有Si，且Si的掺杂浓度为2×1018cm-3。进一步地，所述超晶格量子垒有源区包括6个量子垒和5个量子阱；所述量子垒与量子阱从上至下依次层叠，最低层和最上层均为量子垒。进一步地，所述量子垒为A1xGa1-xN，所述量子垒的厚度为9-11nm，所述x的取值范围为0.52-0.54；所述量子阱为A10.45Ga0.55N，所述量子阱的厚度为1-3nm。优选地，所述A1xGa1-xN的厚度为10nm；所述A10.45Ga0.55N的厚度为2nm。进一步地，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第一个量子垒为最低层的量子垒；第一个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.52Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。这样设计的目的是调节有源区里的应力，抑制空穴泄露，提高电子注入，减弱量子阱里的静电场，最终提高辐射复合效率。优选地，所述A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N的厚度均为2nm。进一步地，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第二个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.53Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。进一步地，所述A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。这样设计的目的是调节有源区里的应力。优选地，所述A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N的厚度均为2.0nm。进一步地，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第三个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.54Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.54Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.54Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。这样设计的目的是调节有源区里的应力。优选地，所述A10.55Ga0.45N和A10.54Ga0.48N的厚度均为2.0nm。进一步地，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第四个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.52Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。这样设计的目的是调节有源区里的应力。优选地，所述A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N的厚度均为2.0nm。进一步地，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第五个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.53Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。这样设计的目的是调节有源区里的应力。优选地，所述A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N的厚度均为2.0nm。进一步地，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第六个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.54Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.54Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.54Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。这样设计的目的是调节有源区里的应力。优选地，所述A10.55Ga0.45N和A10.54Ga0.48N的厚度均为2nm。进一步地，所述电子阻挡层为A10.6Ga0.4N；所述电子阻挡层的厚度为9-11nm。优选地，所述电子阻挡层的厚度为10nm。进一步地，所述P型空穴层为A10.55Ga0.45N；所述P型空穴层的厚度为9-11nm；所述P型空穴层划分为由下至上厚度一致的11-13层网格；所述P型层掺杂有Mg，Mg的掺杂浓度为0.9×1019-1.1×1019cm-3；优选地，所述P型空穴层的厚度为10nm。优选地，所述接触层为GaN；所述接触层的厚度为98-102nm；所述接触层划分为由下至上厚度一致的9-11层网格。优选地，所述接触层的厚度为100nm，所述接触层划分为由下至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，从下至上依次由衬底、N型电子层、超晶格量子垒有源区、电子阻挡层、P型空穴层及接触层层叠形成；从所述N型电子层引出n型欧姆电极，从所述接触层引出p型欧姆电极。/n

【技术特征摘要】
20191227 CN 20191137740411.一种基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，从下至上依次由衬底、N型电子层、超晶格量子垒有源区、电子阻挡层、P型空穴层及接触层层叠形成；从所述N型电子层引出n型欧姆电极，从所述接触层引出p型欧姆电极。


2.根据权利要求1所述的基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，所述N型电子层的材料为A10.55Ga0.45N，所述N型电子层的厚度为2.9-3.1μm；所述N型电子层包括由下至上厚度依次递增的18-22层网格；所述N型电子层掺杂有Si，且Si的掺杂浓度为1.9×1018-2.1×1018cm-3。


3.根据权利要求1所述的基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，所述超晶格量子垒有源区包括6个量子垒和5个量子阱；所述量子垒与量子阱从上至下依次层叠，最低层和最上层均为量子垒。


4.根据权利要求3所述的基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，所述量子垒为A1xGa1-xN，所述量子垒的厚度为9-11nm，所述x的取值范围为0.52-0.54；所述量子阱为A10.45Ga0.55N，所述量子阱的厚度为1-3nm。


5.根据权利要求3所述的基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第一个量子垒为最低层的量子垒；第一个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.52Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.52Ga0.48N的厚度均为1.5-2.5nm。


6.根据权利要求3所述的基于AlGaN的具有不同铝组分的超晶格量子垒的深紫外LED，其特征在于，从下往上数，所述超晶格量子垒有源区的第二个量子垒为A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N交替排布的超晶格量子垒；所述A10.55Ga0.45N有3层，所述A10.53Ga0.48N有2层；所述A10.55Ga0.45N和A10.53Ga0.48N的厚度均...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷怀民，刘娜娜，杨先啓，廖泽兵，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44