[发明专利]一种具有双梯度的量子阱结构的近紫外LED制备方法

说明书

本发明提供一种具有双梯度的量子阱结构的近紫外LED制备方法，其峰值波长范围在390nm‑405nm高亮度近紫外LED；采用双梯度渐变的InGaN/AlGaN多量子阱作为有源层结构,其中在前5个周期的量子阱中阱层In_x1Ga_1‑x1N的厚度范围在2‑4nm，其In组分x1；垒层Al_y1Ga_1‑y1N厚度为5nm‑6nm，Al组分y1，在后5个周期量子阱中阱层In_xGa_1‑xN的厚度范围在2‑4nm，垒层AlGaN，垒层Al_yGa_1‑yN厚度为10nm‑15nm。采用复合电子阻挡层，第一层电子阻挡层为4‑6个周期In_x2Ga_1‑x2N/Al_y2Ga_1‑y2N超晶格,其中InGaN厚度为，2nm‑2.5nm,AlGaN厚度为：1.5nm‑2nm；第二层电子阻挡层为8‑10个周期p‑In_x2Ga_1‑x2N/Al_y2Ga_1‑y2N超晶格，其中InGaN厚度为3nm‑4nm,AlGaN厚度为2.5nm‑3nm.其中In组分x2，0.01≤x2＜x1＜x＜0.1，其中Al的组分y2,0.05≤y1≤y≤y2≤0.1；所述新型量子阱有源层结构及电子阻挡层结构，可有效提高电子、空穴复合发光效率；适用于高亮度近紫外LED的制作。

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，一种近紫外发光二极管的制作方法，尤其涉及一种采用MOCVD(金属有机化合物气相外延)技术制备具有Al组分及厚度阶梯式渐变的量子垒结构的高亮度近紫外LED的方法。

背景技术

紫外半导体光源主要应用在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等方面。随着紫外光技术的进步，新的应用会不断出现以替代原有的技术和产品，紫外光LED有着广阔的市场应用前景。紫外光源将开发出通用照明、光镊、植物生长、石油管道泄漏检测、考古应用、鉴别真假等方面用途。半导体紫外光源作为半导体照明后的又一重大产业方向，已经引起了半导体光电行业的广泛关注。美国、日本、韩国等无不投入巨大的力量以求占据行业的制高点。中科院半导体研究所、厦门大学、青岛杰生等单位也正致力于紫外LED研究，300nm的紫外LED光功率已经达到mW量级。与蓝光不同，目前紫外LED正处于技术发展期，在专利和知识产权方面限制较少，利于占领、引领未来的技术制高点。国内在紫外LED的装备、材料和器件方面都有了一定的积累，目前正在积极的向应用模块发展。在UV-LED形成大规模产业之前还需要国家的引导和支持以便在核心技术方面取得先机。

紫外LED技术面临的首要问题是其光效低。波长365nm的紫外LED输出功率仅为输入功率的5％-8％。对于波长385nm以上的紫外LED光电转化效率相对于短波长有明显提高，但输出功率只有输入功率的15％。如何有效提高紫外LED的光效成为大家关注的焦点问题。

发明内容

本发明提供一种具有双梯度的量子阱结构的近紫外LED制备方法的近紫外LED的方法。量子阱采用In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN阶梯式结构。通过设计紫外光LED新型有源层结构，通过设计紫外光LED新型有源层结构，可有效提高电子限制效果，增加空穴注入效率，以提高近紫外LED复合发光效率。