一种复合型pAlGaN电极接触层、深紫外LED外延片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合型pAlGaN电极接触层、深紫外LED外延片及其制备方法，属于半导体外延材料结构技术领域，能够改善pGaN对于紫外光吸收比较严重，出光效率低的问题。本发明专利技术的复合型pAlGaN电极接触层，包括m+2个子层，至少一个子层由pAl

【技术实现步骤摘要】
一种复合型pAlGaN电极接触层、深紫外LED外延片及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体外延材料结构
，尤其涉及一种复合型pAlGaN电极接触层、深紫外LED外延片及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，普遍使用pGaN(p型氮化镓)作为深紫外LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的p型接触层，但由于GaN(氮化镓)材料对深紫外光(波长为220～280nm)有很强的吸收作用，致使大量的光无法提取出外延材料内部就被pGaN层吸收了，导致深紫外LED的出光效率大幅降低。为了解决GaN材料对于深紫外光的吸收问题，通常采用不断减薄pGaN层的厚度来减少GaN对于深紫外光的吸收，但是随着而来的问题是空穴载流子浓度减少了，无法从根本上解决深紫外光吸收及出光效率低的问题。
[0003]pAlGaN(p型氮化镓铝)接触层的深紫外光穿透率可以达到95％以上，是目前已知最好的深紫外p型接触层材料，但是AlGaN(氮化镓铝)材料中Mg(镁)掺杂的并入量与Al(铝)组份密切相关，主要是由于随着Al组份增加Mg的受主激活能几乎线性的增加，导致Mg的受主激活效率降低。Al组份越高，Mg的并入量越低，这就导致p型接触层的接触电阻增大，电压升高，光功率降低，大量电功率转化为热量，也直接导致了深紫外LED寿命的急剧减少。此外，AlGaN基在深紫外LED中Al原子迁移率低，存在较大的晶格失配和热失配，导致AlGaN材料的结晶质量变差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种复合型pAlGaN电极接触层、深紫外LED外延片及其制备方法，以改善pAlGaN存在的晶格失配和热失配的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种复合型pAlGaN电极接触层，包括m+2个子层，至少一个子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长k个循环而成，复合型pAlGaN生长过程中，Mg与Ⅲ族元素摩尔浓度比值为a，其中，m≥1，k≥1，x、y分别为Al
x
Ga1‑
x
N、pAl
y
Ga1‑
y
N的Al组分，每个循环中0＜y＜x＜1；x值、y值随子层数的增加而降低，a值随子层数的增加而升高。
[0007]进一步地或可选地，所述的m+2个子层为：
[0008](1)第一子层，所述第一子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长s个循环而成，其中，s≥1，每个循环中0＜y＜x＜1；
[0009](2)第m+2子层，所述第m+2子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长q个循环而成，第m+2子层与电极接触，其中，q≥1，每个循环中0＜y＜20％，且0＜y＜x＜1；
[0010](3)中间子层，所述中间子层位于所述第一子层和第m+2子层之间，中间子层共有m层，每个中间子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长t个循环而成，其中，t≥1，每个循环中0＜y＜x＜1。
[0011]进一步地或可选地，所述第一子层位于中间子层的下方，所述第m+2子层位于中间子层的上方。
[0012]进一步地或可选地，复合型pAlGaN生长过程中，同一子层中a值相同。
[0013]进一步地或可选地，复合型pAlGaN生长过程中，同一子层pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长的k个循环中，a值随着循环数的增加而升高。
[0014]进一步地或可选地，同一子层pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长的k个循环中，不同循环中x值相同、y值相同。
[0015]进一步地或可选地，同一子层pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长的k个循环中，不同循环中x值、y值随循环数的增加而降低。
[0016]一种深紫外LED外延片，包括上述的复合型pAlGaN电极接触层。
[0017]进一步地或可选地，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的AlN层、非掺杂的AlGaN层、掺杂的nAlGaN层、多量子阱有源层、电子阻挡层、所述的复合型pAlGaN电极接触层。
[0018]一种深紫外LED外延片的制备方法，用于制备上述的紫外LED外延片，包括如下步骤：
[0019]步骤一：在衬底上生长AlN层；
[0020]步骤二：使用MOVCD方法生长非掺杂的AlGaN层；
[0021]步骤三：生长Si掺杂的nAlGaN层；
[0022]步骤四：生长Al
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N多量子阱有源层；
[0023]步骤五：生长pAlGaN电子阻挡层；
[0024]步骤六：生长所述复合型pAlGaN电极接触层。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益技术效果之一：
[0026]1、采用透明的复合型pAlGaN代替pGaN作为深紫外LED芯片的电极接触层，能够提升光提取效率，从根本上解决GaN对深紫外光的吸收，进而提高出光效率。
[0027]2、复合型pAlGaN电极接触层，使用组分渐变式超晶格结构，能够减少AlGaN晶格失配，减少AlGaN生长位错密度，提高结晶质量，解决pAlGaN的空穴浓度随Al组份增加而降低的问题。
[0028]3、采用Mg掺杂逐渐增加的方式，能够降低表面接触电阻，有利于表面形成欧姆接触，提高光功率，延长深紫外LED的寿命。具体地，Mg掺杂逐步增加，能够提高pAlGaN空穴掺杂浓度，从而降低接触电阻，低的接触电阻会有利于欧姆接触的形成，良好的欧姆接触会降低工作电压，低工作电压会减少芯片发热，更低的发热效率会降低光衰比率达到延长寿命。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的深紫外LED外延片的结构图；
[0030]图2是本专利技术的复合型pAlGaN电极接触层的结构图；
[0031]图3是本专利技术的复合型pAlGaN电极接触层Al组分变化、Mg掺杂比例与生长周期关系图(图中左边纵向坐标轴指示的是x、y值，右边纵向坐标轴指示的是a值)。
[0032]01
‑
衬底；02
‑
AlN(氮化铝)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型pAlGaN电极接触层，其特征在于，包括m+2个子层，至少一个子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长k个循环而成，复合型pAlGaN生长过程中，Mg与Ⅲ族元素摩尔浓度比值为a，其中，m≥1，k≥1，x、y分别为Al
x
Ga1‑
x
N、pAl
y
Ga1‑
y
N的Al组分，每个循环中0＜y＜x＜1；x值、y值随子层数的增加而降低，a值随子层数的增加而升高。2.根据权利要求1所述的复合型pAlGaN电极接触层，其特征在于，所述的m+2个子层为：(1)第一子层，所述第一子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长s个循环而成，其中，s≥1，每个循环中0＜y＜x＜1；(2)第m+2子层，所述第m+2子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长q个循环而成，第m+2子层与电极接触，其中，q≥1，每个循环中0＜y＜20％，且0＜y＜x＜1；(3)中间子层，所述中间子层位于所述第一子层和第m+2子层之间，中间子层共有m层，每个中间子层由pAl
x
Ga1‑
x
N/pAl
y
Ga1‑
y
N交替生长t个循环而成，其中，t≥1，每个循环中0＜y＜x＜1。3.根据权利要求2所述的复合型pAlGaN电极接触层，其特征在于，所述第一子层位于中间子层的下方，所述第m+2子层位于中间子层的上方。4.根据权利要求1所述的复合型pAlGaN电极接触层，其特征在于，复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志强，贾晓龙，孟锡俊，蒋国文，徐广源，王晓东，
申请(专利权)人：山西中科潞安紫外光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：