[发明专利]一种高亮度V型极化掺杂深紫外LED制备方法

说明书

本发明提供一种高亮度V型极化掺杂深紫外LED的制备方法，制备的深紫外LED结构包括衬底，AlN缓冲层，应力释放层，N型AlGaN层，AlGaN/AlGaN多量子阱有源区，Al组分呈V形渐变的P型AlGaN层。利用Al组分呈V形渐变的P型AlGaN层增加发光效率，同时用这种V形渐变的结构替代P型AlGaN电子阻挡层、P型AlGaN接触层和P型P‑GaN接触层，提高光提取效率。这种结构可以极大地提高P型层的空穴浓度，且从根本上避免P型接触层的吸光，制作工艺简单，可工业化生产。

技术领域

本发明属于LED制备技术领域，主要涉及一种高亮度V型极化掺杂深紫外LED制备方法。

背景技术

紫外LED在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景。相比于传统紫外光源汞灯，紫外LED有着无汞环保、小巧便携、低电压、低功耗、易于集成、环保友好等许多优势，近年来技术发展和市场成长都非常迅速，成为LED领域的一个高附加值增长点。据估计其相关市场规模可高达数十亿美元，因此受到越来越多的关注和重视。

紫外LED领域中，基于AlGaN材料的深紫外LED得到了快速的发展，但是发光功率和效率较低仍然是阻碍其发展的主要问题。一方面，高Al组分的AlGaN材料外延生长P型掺杂困难，导致P层空穴浓度较低且电阻率较高；另一方面，AlGaN材料还具有很强的极化效应，从而引起量子限制斯塔克效应，降低了LED有源区的辐射复合率。另外，由于传统的AlGaN基深紫外LED中的电子阻挡层和P-GaN接触层的带隙宽度小，它们强烈吸收从发光区发出的深紫外光，使LED器件光提取效率降低。高浓度的P型掺杂是提升紫外LED发光效率的关键，但随Al组分增加，Mg受主激活能呈线性增加，P型AlGaN空穴激活能越来越大，使LED的P型掺杂十分困难。为解决深紫外LED发光功率和效率低的问题，技术人员不断研究以寻求解决方案。

专利CN104900767B公开了一种深紫外LED的P型掺杂层生长方法，包括：在衬底上生长核层、在所述核层上生长非掺杂结构层、在所述非掺杂结构层上生长N型掺杂层、在所述N型掺杂层上生长量子阱发光层、在所述量子阱发光层上生长P型掺杂层。其中P型掺杂层中包括在所述量子阱发光层上生长低温P型氮化嫁P-GaN、在所述低温P-GaN上生长P型铝氮化嫁P-AlGaN、在所述P-AlGaN上生长高温P-GaN、在所述高温P-GaN上生长至少三对AlGaN和AlN的超晶格结构、在AlGaN和AlN的超晶格结构上生长P型铟氮化嫁P-InGaN。专利CN107180899A公开了一种深紫外LED结构，包括衬底、位于所述衬底表面的未掺杂的缓冲层、位于所述未掺杂的缓冲层背离所述衬底表面的N型AlGaN层、位于所述N型AlGaN层背离所述衬底表面的多量子阱结构、位于所述多量子阱结构背离所述衬底表面的V型Al组分渐变的P型AlGaN结构、位于所述V型Al组分渐变的P型AlGaN结构背离所述衬底表面的P型GaN层。其中，V型Al组分渐变的P型AlGaN结构采用极化掺杂，且其中Al组分与多量子阱结构的Al组分不同。

上述研究虽然一定程度上提高了LED发光功率和效率，但结构层中依然存在电子阻挡层或P-GaN接触层，它们强烈吸收从发光区发出的深紫外光，使LED器件光提取效率降低。

发明内容

本发明针对现有深紫外LED结构存在的不足，提供一种高亮度V型极化掺杂深紫外LED的制备方法，提高LED的发光功率和效率。

本发明还提供由所述制备方法制备得到的高亮度V型极化掺杂深紫外LED。

一种高亮度V型极化掺杂深紫外LED的制备方法，包括如下步骤：

S1.在衬底上，生长厚度为15～25nm的低温氮化铝缓冲层；

S2.在低温氮化铝缓冲层上生长厚度为300～500nm的高温氮化铝缓冲层；