[发明专利]一种紫外LED外延结构生长方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电子领域，涉及一种紫光LED外延结构生长方法。

背景技术

随着LED应用的发展，紫光LED的市场需求越来越大，发光波长覆盖210-400nm的紫外LED，具有传统紫外光源无法比拟的优势。紫外LED不仅可以用在照明领域，同时在生物医疗、防伪鉴定、空气，水质净化、生化检测、高密度信息储存等方面都可替代传统含有毒有害物质的紫外汞灯，目前紫光LED生长由于受到生长材料本身的限制和掺杂难度影响，发光效率普遍较低，并且电压普遍较高，如何降低掺杂难度，减少材料生长的困难度是当下研究的重点。

发明内容

本发明是一种新的生长紫外LED的外延结构的方法，采用新的结构层和表面接触层掺杂，既可以实现避免生长紫外光时表面材料本身对光的吸收，还可以降低接触电压。

本发明的基本技术方案如下：

一种紫外LED外延结构生长方法，包括以下步骤：

（1）在蓝宝石衬底上生长低温AlN；

（2）生长高温AlN；

（3）生长若干个周期AlN/AlGaN超晶格结构层；

（4）生长掺杂硅烷的n型AlGaN层；

（5）生长若干个周期Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱垒区，其中Al_xGa_1-xN作为阱层，Al_yGa_1-yN作为垒层，0<x＜y＜1；

（6）生长掺杂镁p型AlGaN阻挡层；

（7）生长掺杂镁p型AlGaN层作为p层；

（8）生长重掺杂硅烷n++型Al_zIn_wGa_1-z-wN薄层,0<w<0.05,0<z<0.9；

（9）氮气氛围下退火。

以上所称的“高温”、“低温”在本领域是具有明确意义的技术术语。

基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定：

上述步骤（8）生长3-10nm的重掺杂硅烷n++型Al_zIn_wGa_1-z-wN薄层。

上述步骤（8）的最佳生长环境为在890℃，200torr。

上述步骤（5）的每一个周期中，量子阱层Al_xGa_1-xN和垒层Al_yGa_1-yN层的厚度分别为3nm和8nm。

相应的，本发明的紫外LED外延片，包括依次生长的以下各层：

蓝宝石衬底；

低温AlN；

高温AlN；

若干个周期AlN/AlGaN超晶格结构层；

掺杂硅烷的n型AlGaN层；

若干个周期Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱垒区，其中Al_xGa_1-xN作为阱层，Al_yGa_1-yN作为垒层，0<x＜y＜1；

掺杂镁p型AlGaN阻挡层；

掺杂镁p型AlGaN层作为p层；

重掺杂硅烷n++型Al_zIn_wGa_1-z-wN薄层，0<w<0.05,0<z<0.9。

其中：

重掺杂硅烷n++型Al_zIn_wGa_1-z-wN薄层的较佳厚度为3-10nm。

Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱垒区的每一个周期中，量子阱层Al_xGa_1-xN和垒层Al_yGa_1-yN层的最佳厚度分别为3nm和8nm。

本发明具有以下有效效果：