一种紫外LED外延结构及其生长方法技术

一种紫外LED外延结构及其生长方法，涉及半导体材料技术领域；包括：在衬底上依次生长的缓冲层、非故意掺杂层、n型掺杂层、多量子阱发光层、EBL层和p型AlGaN层；所述缓冲层包括依次生长的AlN层、AlGaN层和AlInGaN层，所述缓冲层生长温度700

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED外延结构及其生长方法


[0001]本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种紫外LED外延结构及其生长方法。

技术介绍

[0002]随着LED技术不断发展，LED的发光波长已经由可见光波段拓展到紫外波段，紫外波段波长为100～400nm，根据波长的不同，一般把紫外线分为A、B、C三个波段：UVA为400～315nm，UVB为315～280nm，UVC为280～100nm。其中UVA主要用于紫外固化和UV喷墨打印，UVB以医疗为主，UVC则是杀菌消毒。紫外LED作为一种新型的紫外光源，具有能耗低、体积小、集成性好、寿命长、环保无毒等优点，是当前III族氮化物半导体最有发展潜力的领域和产业之一。虽然紫外LED应用前景广泛，但与蓝光相比，其发光效率较低，制约着其进一步应用。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种紫外LED外延结构的生长方法，其能提高LED外延片的晶体质量，降低缺陷导致的非辐射复合，提高了电子和空穴的复合几率，提升了内量子效率，极大提高了发光效率。
[0004]本专利技术的目的之二在于提供一种紫外LED外延结构。
[0005]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0006]一种紫外LED外延结构的生长方法，包括：在衬底上依次生长的缓冲层、非故意掺杂层、n型掺杂层、多量子阱发光层、EBL层和p型AlGaN层；所述缓冲层包括依次生长的AlN层、AlGaN层和AlInGaN层，所述缓冲层生长温度700r/>‑
1100℃。
[0007]进一步地，所述缓冲层的生长方法具体为：
[0008]1)衬底上生长AlN层，AlN层的生长温度为700
‑
800℃，压力为50
‑
100torr，TMAl流量为50
‑
150sccm，NH3流量为2
‑
10slm；
[0009]2)在所述AlN层上生长AlGaN层，AlGaN层的生长温度为950～1050℃，压力为50
‑
100torr；TMAl流量为200
‑
300sccm，TMGa流量为5
‑
10sccm，NH3流量为1
‑
8slm；
[0010]3)在所述AlGaN层上生长AlInGaN层，所述AlInGaN层的生长温度为1000～1100℃，压力为50
‑
100torr，TMAl流量为200
‑
300sccm，TMIn流量为90
‑
110sccm，TMGa流量为5
‑
10sccm，NH3流量为1
‑
8slm。
[0011]进一步地，步骤2)中，生长AlGaN层的NH3流量小于生长AlN层的NH3流量；
[0012]步骤3)中，生长AlInGaN层的生长温度高于生长AlGaN层的生长温度，生长AlInGaN层的压力低于生长AlGaN层的压力，生长AlInGaN层的NH3流量低于生长AlGaN层和AlN层的NH3流量。
[0013]进一步地，所述AlN层的厚度为10
‑
50nm；所述AlGaN层的厚度为20
‑
80nm，且AlGaN层的厚度大于AlN层的厚度；所述AlInGaN的厚度为200
‑
300nm。
[0014]进一步地，所述非故意掺杂层为AlN、AlGaN和InAlGaN中的任一种或两种以上组合；所述非故意掺杂层的生长温度为1000～1400℃。
[0015]进一步地，所述n型掺杂层为AlN、AlGaN和InAlGaN中的任一种或两种以上组合；所述n型掺杂层的生长温度为1000～1400℃，所述n型掺杂层中Si的掺杂浓度为1e18～3e19 Atom/cm3。
[0016]进一步地，所述多量子阱发光层为(Al
x
Ga1‑
x
N/Al
y
Ga1‑
y
N)
n
，其中，x为0.2～0.4，y为0.3～0.6，n为5～10；所述多量子阱发光层的生长温度为900～1100℃。
[0017]进一步地，所述EBL层为p
‑
AlGaN、p
‑
AlInGaN和p
‑
AlN中的任一种或两种以上组合，所述EBL层中Mg掺杂浓度为5e18～3.5e19 Atom/cm3；
[0018]所述p型AlGaN层中Mg掺杂浓度可以为5e18～1e20 Atom/cm3；
[0019]所述衬底为蓝宝石、硅和碳化硅中的任一种。
[0020]进一步地，所述非故意掺杂层的厚度为2～4μm；
[0021]所述n型掺杂层的厚度为1～4μm；
[0022]所述多量子阱发光层中，势阱Al
x
Ga1‑
x
N的厚度为2～4nm，势垒Al
y
Ga1‑
y
N的厚度为3～10nm；
[0023]所述EBL层的厚度为30～80nm；
[0024]所述p型AlGaN层的厚度为30～150nm。
[0025]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0026]一种紫外LED外延结构，由所述的紫外LED外延结构的生长方法制成。
[0027]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0028]本专利技术的一种紫外LED外延结构的生长方法，缓冲层包括依次生长的AlN层、AlGaN层和AlInGaN层，通过优化缓冲层中Ⅲ－
Ⅴ
族元素的组分，能提高LED外延片的晶体质量，降低缺陷导致的非辐射复合，提高了电子和空穴的复合几率，提升了内量子效率，极大提高了发光效率。
[0029]本专利技术的一种紫外LED外延结构，其晶体质量好，发光效率高。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的紫外LED外延结构的结构示意图。
[0031]其中，1、衬底；2、缓冲层；3、非故意掺杂层；4、n型掺杂层；5、多量子阱发光层；51、势阱；52、势垒；6、EBL层；7、p型AlGaN层。
具体实施方式
[0032]下面，结合附图与具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0033]实施例1
[0034]一种紫外LED外延结构，如图1所示，包括：在衬底1上依次生长缓冲层2、非故意掺杂层3、n型掺杂层4、多量子阱发光层5、EBL层6和p型AlGaN层7。
[0035]所述衬底1为蓝宝石；所述缓冲层2包括依次生长的AlN层、AlGaN层和AlInGaN层；所述非故意掺杂层3为AlN；所述n型掺杂层4为n
‑
AlN；所述多量子阱发光层5为(Al<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED外延结构的生长方法，其特征在于，包括：在衬底上依次生长的缓冲层、非故意掺杂层、n型掺杂层、多量子阱发光层、EBL层和p型AlGaN层；所述缓冲层包括依次生长的AlN层、AlGaN层和AlInGaN层，所述缓冲层生长温度700
‑
1100℃。2.如权利要求1所述的紫外LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述缓冲层的生长方法具体为：1)衬底上生长AlN层，AlN层的生长温度为700
‑
800℃，压力为50
‑
100torr，TMAl流量为50
‑
150sccm，NH3流量为2
‑
10slm；2)在所述AlN层上生长AlGaN层，AlGaN层的生长温度为950～1050℃，压力为50
‑
100torr；TMAl流量为200
‑
300sccm，TMGa流量为5
‑
10sccm，NH3流量为1
‑
8slm；3)在所述AlGaN层上生长AlInGaN层，所述AlInGaN层的生长温度为1000～1100℃，压力为50
‑
100torr，TMAl流量为200
‑
300sccm，TMIn流量为90
‑
110sccm，TMGa流量为5
‑
10sccm，NH3流量为1
‑
8slm。3.如权利要求2所述的紫外LED外延结构的生长方法，其特征在于，步骤2)中，生长AlGaN层的NH3流量小于生长AlN层的NH3流量；步骤3)中，生长AlInGaN层的生长温度高于生长AlGaN层的生长温度，生长AlInGaN层的压力低于生长AlGaN层的压力，生长AlInGaN层的NH3流量低于生长AlGaN层和AlN层的NH3流量。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的紫外LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述AlN层的厚度为10
‑
50nm；所述AlGaN层的厚度为20
‑
80nm，且AlGaN层的厚度大于AlN...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：广州市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：