一种紫外LED的制作方法技术

本发明专利技术提供一种紫外LED的制作方法，包括下述步骤：步骤1：取一衬底；步骤2：在衬底上依次生长成核层和n型层；步骤3：在n型层上生长多量子阱层；步骤4：在多量子阱层上生长电子阻挡层和p型层，完成结构的生长。本发明专利技术可以解决白光固态照明中用紫外光激射RGB荧光粉产生白光这一方法中紫外LED输出功率低的问题。

Method for making ultraviolet LED

The invention provides a preparation method of ultraviolet LED, comprises the following steps: 1. Substrate; step 2: in sequence on the substrate growth nucleation layer and N layer; step 3: the growth of multi quantum well layer in the N layer; step 4: growth in multi quantum well layer electronic the barrier layer and the p layer, the completed structure growth. The invention can solve the problem that the output power of ultraviolet LED is low in the process of white light solid state illumination by using ultraviolet light emitting RGB phosphor to produce white light.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氮化物基材料生长与器件制作领域，特别是指一种可以提高紫外LED 输出功率的紫外LED的制作方法。
技术介绍
白光固态照明发光二极管(LED)被认为是继白炽灯和荧光灯之后的第三代照明 光源。与传统光源相比，全固态工作的半导体照明光源具有发光效率高、寿命长、体积小、响 应速度快、耐抗震冲击、使用安全等一系列优势，是一种符合环保和节能的绿色照明光源。目前，实现白光固态照明的方式主要有三种，用的最多的是蓝光LED+YAG荧光粉， 然而用该种方式得到的白光随发射方向变化，其显色率，色温随着工作电流以及工作温度 的变化有比较大的变化。其次就是用紫外LED激射RGB荧光粉产生白光，由于其发光不存 在方向性，显色指数和色温不随工作电流和工作温度变化发生明显变化，同时还可以自由 的通过不同的RGB配比得到不同色温但显色指数高的白光，实现不同照明需求。基于以上 优势，该种产生白光的方式成为未来白光LED的发展趋势。但是该种产生白光的方式存在一个致命的缺点，那就是不能生产出大功率的紫外 LED。无论是基于AlGaN发光的深紫外LED还是基于InGaN和GaN发光的近紫外LED，目前 的输出功率都很低。因此，要想使该种产生白光的方式取代目前的蓝光LED+YAG荧光粉的 方式，就要提高紫外LED输出功率。造成紫外LED输出功率低的其中一个因素就是AlGaNUnGaN与GaN彼此之间均存 在晶格失配，导致外延片缺陷密度高。如果可以找到一种与以上材料晶格匹配的材料，就能 降低缺陷密度，消除压电极化，提高紫外LED最终的输出功率。基于以上原因，考虑到另外一种三元氮化物合金AUnN。AlN的带宽为6. 2eV，InN 的带宽为0. 7eV，所以在III族氮化物三元合金材料中AUnN的带隙宽度具有最大的可调 范围。当化的组分为0. 18时，Ala82^iai8N的晶格常数与GaN是匹配的，此时其带宽约为 4. kV，可以考虑用Ala82Inai8NZGaN取代AlGaN/GaN。经过实验与理论论证，发现与AlGaN/ GaN结构相比，一方面晶格匹配的Ala82Ina 18N/GaN多量子阱能够避免由于晶格失配带来的 裂纹或位错；另一方面Ala82Inai8N室温下带宽约为4. kV，可以阻止多量子阱中垒层的带 尾吸收。因此，Ala 82In0.18N/GaN结构可以替代AlGaN/GaN结构。另外，Al0.82In0.18N/GaN单量 子阱中的内建电场为3. 64MVCHT1，主要由自发极化引起，其发光可以覆盖紫外谱中很宽的波 段。因此Ala82 hQ.18N/GaN结构可以作为一种紫外发光器件，室温下发光效率超过相应AlGaN 结构的30倍。同时，由于AUnN的晶格常数具有很大的可调范围，使它能够与其他的外延层有 良好的晶格匹配，还可以用来制备AUnNAnGaN和AUnN/AKkiN等无失配的异质结构，通 过调节不同的组分配比，该两种结构作为有源区的LED的发光波长都可以保证在紫外范围 内。再者，由于AlhN良好的晶格匹配功能，结合其禁带宽度相对较宽的特点，还可以将其用作电子阻挡层，取代传统的AKiaN结构，提高电子的注入效率，最终也将有助于提高 紫外LED的输出功率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种紫外LED的制作方法，其可以解决白光固态照明中 用紫外光激射RGB荧光粉产生白光这一方法中紫外LED输出功率低的问题。为达到上述目的，本专利技术提供一种紫外LED的制作方法，包括下述步骤步骤1:取一衬底；步骤2 在衬底上依次生长成核层和η型层；步骤3 在η型层上生长多量子阱层；步骤4:在多量子阱层上生长电子阻挡层和ρ型层，完成结构的生长。其中所述衬底为蓝宝石衬底或硅衬底。其中所述成核层为低温AlN层或低温GaN层，所述低温AlN层的生长温度为 550-650°C，低温GaN的生长温度为500_600°C，该成核层的厚度为10_50nm。其中所述η型层为高温AlGaN层或GaN层，其中AlGaN的生长温度为1000-1150°C， GaN的生长温度为950-1100°C，该η型层的厚度为0. 5-2 μ m。其中所述多量子阱层的周期数为2-10。其中所述多量子阱层是AUnN/AWaN、AUnN/GaN或AUnN/lnGaN，其中阱层厚度 为 1. 0-6. Onm,垒层厚度为 5. 0_20nm。其中所述电子阻挡层为AlInN层，其掺杂类型为ρ型，生长温度为720-850°C，厚度 为 20-50nm。其中所述ρ型层为MGaN层或GaN层，其中MGaN层的生长温度为1000-1150°C， GaN层的生长温度为950-1100°C，该ρ型层的厚度为0. 1-0. 5 μ m。采用上述方法的有益效果在于本专利技术通过使用AlInN材料解决目前存在的紫外 LED输出功率低的问题。h组分为0. 18的AlInN材料的晶格常数与GaN相同，但是其禁 带宽度比GaN高出约0. 9eV,用Ala8J%18N/GaN作多量子阱，一方面能够避免由于晶格失 配带来的裂纹或位错，降低压电极化作用；另一方面Ala82Inai8N室温下带宽约为4. MV，可 以阻止多量子阱中垒层的带尾吸收。同理，通过调节组分得到晶格匹配的AlhNAnGaN和 AUnN/AKiaN多量子讲，可以收到同样的效果。采用Ala82Inai8N作电子阻挡层时可以有效 阻挡电子流入P型层，提高有源区的电子空穴复合效率。以上方法都可以提高紫外LED最 终的输出功率。附图说明为描述本专利技术的具体内容，以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详 细说明，其中图1是本专利技术的方法流程示意图；图2是本专利技术的结构示意图。具体实施例方式请参阅图1及图2所示，本专利技术提供一种紫外LED的制作方法，包括下述步骤步骤1 取一衬底1，该衬底1为蓝宝石衬底或硅衬底；步骤2 在衬底1上依次生长成核层2、n型层3，所述成核层2为低温AlN层或低温 GaN层，其中低温AlN层的生长温度为550_650°C，低温GaN层2的生长温度为500-600°C， 该成核层2的厚度为10-50nm ；所述η型层3为高温AlGaN或GaN层，其中AWaN层的生长 温度为1000-1150°C，GaN层的生长温度为950-1100°C，该η型层3的厚度为0. 5-2 μ m ；步骤3 在η型层3上生长多量子阱层4，所述多量子阱层4是AUnN/AKiaN、 AUnN/GaN或AUnN/lnGaN，其阱层厚度为1. 0-6. Onm，垒层厚度为5. 0_20nm，周期数为 2-10 ；步骤4 在多量子阱层4上依次生长电子阻挡层5、ρ型层6，所述电子阻挡层5为 AlInN层，掺杂类型为ρ型，生长温度为720-850°C，厚度为20-50nm ；所述ρ型层6为MGaN 层或GaN层，其中AlGaN层的生长温度为1000-1150°C，GaN层的生长温度为950-1100°C， 该P型层6的厚度为0. 1-0. 5 μ m,完成结构的生长。实例请再参阅图1及图2，本专利技术提供一种紫外LED的制作方法，包括下述步骤步骤1 取蓝宝石一衬底1 ；步骤2 在衬底1上依次生长成核层2、η型层3，所述成核层2为低温GaN，其生 长温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种紫外ＬＥＤ的制作方法，包括下述步骤：步骤１：取一衬底；步骤２：在衬底上依次生长成核层和ｎ型层；步骤３：在ｎ型层上生长多量子阱层；步骤４：在多量子阱层上生长电子阻挡层和ｐ型层，完成结构的生长。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贠利君，吴奎，刘乃鑫，刘喆，王军喜，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11