一种LED外延结构及其制备方法和应用技术

本申请示出一种LED外延结构及其制备方法和应用。LED外延结构包括:第一多量子阱发光层和第二多量子阱发光层；其中，第一多量子阱发光层的第一shoes层厚度设置为5埃至20埃；第一well层厚度设置为25埃至40埃，In组分设置为0％至3％；第一cap层厚度设置为5埃至20埃；第一Barrier层厚度设置为50至150埃，Si掺杂浓度设置为1e17至1e18，Al组分设置为10至20％；第二多量子阱发光层的第二shoes层厚度设置为5埃至20埃；第二well层厚度设置为25埃至40埃，In组分设置为4％至6％；第二cap层厚度设置为5埃至20埃；第二Barrier层厚度设置为50埃至150埃，Si掺杂浓度设置为1e17至1e18，Al组分设置为10％至20％。本申请示出的技术方案，能够解决365nm～375nm波段LED会发黄光的问题。决365nm～375nm波段LED会发黄光的问题。决365nm～375nm波段LED会发黄光的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延结构及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及发光二极管(Light
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emitting diode，LED)芯片外延生长
，具体涉及一种LED外延结构及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]UVA波段是紫外线波长划分的一部分，波长为320～420nm，代表波长为365nm～370nm，380nm～395nm，每个波段的紫外线具有独特性，如365nm波长时的灭蚊灯，在该波段的应用是其他波段无法代替的。UVA波段的LED是用电致发光的，采用电光直接转换的形式，能量转换损失少，待机时电力消耗几乎为零，因此，现有的UVALED具有非常大的市场前景与商业价值。
[0003]现有技术中，UVALED在其外延结构进行外延生长时，外延结构的中的氮化镓长晶时会产生缺陷，同时，长晶过程中由于碳、氧等杂质的掺入，会形成深能级发光，即，在使用波长为365nm的LED时，人眼看到的LED发光为黄光而并非紫光。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种LED外延结构，能够解决365nm～375nm波段LED会发黄光的问题。
[0005]第一方面，本申请示出一种LED外延结构，包括:发光层，发光层包括：第一多量子阱发光层和第二多量子阱发光层；第二多量子阱发光层紧邻第一多量子阱发光层设置或者第二多量子阱发光层设置于第一多量子阱发光层中间；其中，第一多量子阱发光层包括由下至上依次外延生长的第一shoes层、第一well层、第一cap层以及第一Barrier层；其中，第一shoes层厚度设置为5埃至20埃；第一well层厚度设置为25埃至40埃，In组分设置为0％至3％；第一cap层厚度设置为5埃至20埃；第一Barrier层厚度设置为50至150埃，Si掺杂浓度设置为1e17至1e18，Al组分设置为10至20％；第二多量子阱发光层包括由下至上依次外延生长的第二shoes层、第二well层、第二cap层以及第二Barrier层；其中，所述第二shoes层厚度设置为5埃至20埃；第二well层厚度设置为25埃至40埃，In组分设置为4％至6％；第二cap层厚度设置为5埃至20埃；第二Barrier层厚度设置为50埃至150埃，Si掺杂浓度设置为1e17至1e18，Al组分设置为10％至20％。采用本实施例示出的技术方案，通过对发光层进行适当的组分配比以及适当的厚度设置，能够使采用本申请示出的发光层的LED外延结构发出的光为紫光而并非黄光，同时降低LED电压，提升老化性能。
[0006]在一些实施例中，第二多量子阱发光层紧邻所述第一多量子阱发光层上表面设置或者第二多量子阱发光层紧邻所述第一多量子阱发光层下表面设置。采用本申请示出的实施方式，为发光层在具体设置中提供更多的设置方式。
[0007]在一些实施例中，所述第一多量子阱发光层厚度为：500埃至1500埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分设置为10％至20％，In组分设置为0％至3％；所述第二多量子阱发光层厚度为100埃至500埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％，In组分为4％至6％；
[0008]其中，所述第一shoes层厚度为5埃至20埃；所述第一well层厚度为25埃至40埃，In组分为0％至3％；所述第一cap层厚度为5埃至20埃；所述第一Barrier层厚度为50埃至150埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％；
[0009]所述第二shoes层厚度为5埃至20埃；所述第二well层厚度为25埃至40埃，In组分为4％至6％；所述第二cap层厚度为5埃至20埃；所述第二Barrier层厚度为50埃至150埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％。采用本申请示出的实施方式能够保证在该组分配比下的LED结构能够在365nm～375nm波段处发紫光。
[0010]在一些实施例中，所述LED外延结构还包括：衬底层、u
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GaN层、n
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GaN层、n型高铝组分AlGaN层、n型AlGaN/GaN超晶格层、undoped GaN层、n型高掺杂AlGaN层、n型低掺杂AlGaN层、应力缓冲层、电子阻挡层、p
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AlGaN层、HP层、以及金属接触层；
[0011]其中，所述衬底层、u
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GaN层、n
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GaN层、n型高铝组分AlGaN层、n型AlGaN/GaN超晶格层、undoped GaN层、n型高掺杂AlGaN层、n型低掺杂AlGaN层、应力缓冲层、发光层、电子阻挡层、p
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AlGaN层、HP层、以及金属接触层为自衬底层开始由下至上依次外延生长的LED外延结构。采用本申请示出的实施方式，能够保证LED外延结构的适配性。
[0012]在一些实施例中，所述u
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GaN层厚度为2微米至3微米；所述n
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GaN层厚度为1微米至2微米，Si掺杂浓度为1e18至1e19；所述n型高铝组分AlGaN层厚度为200微米至400微米，Si掺杂浓度为1e18至1e19，Al组分为20～40％；所述n型AlGaN/GaN超晶格层厚度为1微米至2微米，Si掺杂浓度为5e18至1e19，Al组分为10％至15％；所述undoped GaN层厚度为50纳米至150纳米；所述n型高掺杂AlGaN层厚度为1微米至2微米，Si掺杂浓度为1e19至3e19，Al组分为10％至20％；所述n型低掺杂AlGaN层厚度为100纳米至300纳米，Si掺杂浓度为1e17至3e18，Al组分为10％至20％；所述应力缓冲层厚度为50纳米至200纳米，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％；所述电子阻挡层厚度为10埃至20埃；所述p
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AlGaN层厚度为100埃至500埃，Mg掺杂浓度为1e19至5e19，Al组分20％至40％；所述HP层厚度为100埃至500埃，Mg掺杂浓度为1e19至5e19，Al组分10％～20％；所述金属接触层厚度为10埃至50埃，Mg掺杂浓度为5e20至2e21。采用本申请示出的实施方式，能够保证该组分配比下，LED外延结构的适配性。
[0013]在一些实施例中，所述衬底层包括：硅衬底、SiC衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、钽铝酸锶镧(LSAT)衬底以及LiGaO2(镓酸锂)衬底的至少一种。采用本申请示出的实施方式，能够采用多种材料制备衬底层。
[0014]第二方面，本申请示出一种LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括:制备衬底层；在所述衬底层上依次外延生长u
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GaN层、n
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GaN层、n型高铝组分AlGaN层、n型AlGaN/GaN超晶格层、undoped GaN层、n型高掺杂AlGaN层、n型低掺杂AlGaN层、应力缓冲层、电子阻挡层、p
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AlGaN层、HP层、以及金属接触层；其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延结构，其特征在于，包括:发光层，所述发光层包括：第一多量子阱发光层和第二多量子阱发光层；所述第二多量子阱发光层紧邻所述第一多量子阱发光层设置或者所述第二多量子阱发光层设置于所述第一多量子阱发光层中间；其中，所述第一多量子阱发光层包括由下至上依次外延生长的第一shoes层、第一well层、第一cap层以及第一Barrier层；其中，所述第一shoes层厚度设置为5埃至20埃；第一well层厚度设置为25埃至40埃，In组分设置为0％至3％；第一cap层厚度设置为5埃至20埃；第一Barrier层厚度设置为50至150埃，Si掺杂浓度设置为1e17至1e18，Al组分设置为10至20％；所述第二多量子阱发光层包括由下至上依次外延生长的第二shoes层、第二well层、第二cap层以及第二Barrier层；其中，所述第二shoes层厚度设置为5埃至20埃；第二well层厚度设置为25埃至40埃，In组分设置为4％至6％；第二cap层厚度设置为5埃至20埃；第二Barrier层厚度设置为50埃至150埃，Si掺杂浓度设置为1e17至1e18，Al组分设置为10％至20％。2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第二多量子阱发光层紧邻所述第一多量子阱发光层上表面设置或者第二多量子阱发光层紧邻所述第一多量子阱发光层下表面设置。3.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一多量子阱发光层厚度为：500埃至1500埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分设置为10％至20％，In组分设置为0％至3％；所述第二多量子阱发光层厚度为100埃至500埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％，In组分为4％至6％；其中，所述第一shoes层厚度为5埃至20埃；所述第一well层厚度为25埃至40埃，In组分为0％至3％；所述第一cap层厚度为5埃至20埃；所述第一Barrier层厚度为50埃至150埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％；所述第二shoes层厚度为5埃至20埃；所述第二well层厚度为25埃至40埃，In组分为4％至6％；所述第二cap层厚度为5埃至20埃；所述第二Barrier层厚度为50埃至150埃，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％。4.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构还包括：衬底层、u
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GaN层、n
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GaN层、n型高铝组分AlGaN层、n型AlGaN/GaN超晶格层、undoped GaN层、n型高掺杂AlGaN层、n型低掺杂AlGaN层、应力缓冲层、电子阻挡层、p
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AlGaN层、HP层、以及金属接触层；其中，所述衬底层、u
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GaN层、n
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GaN层、n型高铝组分AlGaN层、n型AlGaN/GaN超晶格层、undoped GaN层、n型高掺杂AlGaN层、n型低掺杂AlGaN层、应力缓冲层、发光层、电子阻挡层、p
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AlGaN层、HP层、以及金属接触层为自衬底层开始由下至上依次外延生长的LED外延结构。5.根据权利要求4所述的LED外延结构，其特征在于，所述u
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GaN层厚度为2微米至3微米；所述n
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GaN层厚度为1微米至2微米，Si掺杂浓度为1e18至1e19；所述n型高铝组分AlGaN层厚度为200微米至400微米，Si掺杂浓度为1e18至1e19，Al组分为20～40％；所述n型AlGaN/GaN超晶格层厚度为1微米至2微米，Si掺杂浓度为5e18至1e19，Al组分
为10％至15％；所述undoped GaN层厚度为50纳米至150纳米；所述n型高掺杂AlGaN层厚度为1微米至2微米，Si掺杂浓度为1e19至3e19，Al组分为10％至20％；所述n型低掺杂AlGaN层厚度为100纳米至300纳米，Si掺杂浓度为1e17至3e18，Al组分为10％至20％；所述应力缓冲层厚度为50纳米至200纳米，Si掺杂浓度为1e17至1e18，Al组分为10％至20％；所述电子阻挡层厚度为10埃至20埃；所述p
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AlGaN层厚度为100埃至500埃，Mg掺杂浓度为1e19至5e19，Al组分20％至40％；所述HP层厚度为100埃至500埃，Mg掺杂浓度为1e19至5e19，Al组分10％～20％；所述金属接触层厚度为10埃至50埃，Mg掺杂浓度为5e20至2e21。6.根据权利要求5所述的LED外延结构，其特征在于，所述衬底层包括：硅衬底、SiC衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、钽铝酸锶镧(LSAT)衬底以及LiGaO2(镓酸锂)衬底的至少一种。7.一种LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括:制备衬底层；在所述衬底层上依次外延生长u
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GaN层、n
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GaN层、n型高铝组分AlGaN层、n型A...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎国昌，徐志军，江汉，程虎，徐洋洋，王文君，苑树伟，
申请(专利权)人：聚灿光电科技宿迁有限公司，
类型：发明
国别省市：