[实用新型]一种发光波长短于365nm的氮化镓系发光二极管结构

说明书

本实用新型公开了一种发光波长短于365nm的氮化镓系发光二极管结构，从衬底向上依序包括缓冲层、n型欧姆接触层、有源层、p型势垒层、p型欧姆接触层，以及利用芯片制程方法制作一种至少穿过p型欧姆接触层的窗口层；其中：所述缓冲层、n型欧姆接触层、p型势垒层均由带隙宽度不小于二极管发光光子能量的氮化镓系材料所构成，所述窗口层在外延层表面开口的最大间距范围在1至30um。本实用新型的优点在于：采用在发光二极管上移除部份结构制做窗口层的方式，可减少光被p型欧姆接触层吸收的概率，提升紫外光LED光取出效率,同时，在窗口层上制作导光结构或反射结构,可强化LED光从正向或衬底方向出来的概率。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种发光波长短于365nm的氮化镓系发光二极管结构。

背景技术

III族氮化物近年来产业发展逐渐转向紫外发光器件发展，紫外光LED目前已有商业应用，如空气和水的净化、紫外医疗、防伪鉴定、计算机数据存储、显示器、照明等等，皆有广阔的应用。紫外波段可分为：320-400nm长波紫外(UVA)、280-320nm中波紫外(UVC)、200-280nm短波紫外(UVC)。其中短波紫外波段200-280nm(UV-C)波段在大气中是非常微量的，UVC波段可直接破坏细菌和病毒里的脱氧和核醣核酸(DNA)和核醣核酸 (RNA)键结，杀菌时间最少且效率最高。

现阶段GaN系紫外光LED发光效率和GaN系蓝光LED相比一直有偏低的问题,以波长280nm深紫外光LED为例,其内部量子效率已经可达60％以上，但外部量子效率却只有约3％，主要原因为光取出效率太差(只有约5％左右),这和目前常见的GaN系蓝光LED 的发光效率(外部量子效率约50％)相比,有很大的提升空间。

使用氮化镓系材料制作波长短于365nm的紫外光LED时,因为材料吸光问题,LED的主结构需使用氮化铝镓制作,但p型氮化铝镓比p型氮化镓更难制作,使得现行氮化镓系材料制作波长短于365nm紫外光LED的p型结构时,仍使用会吸收短于365nm紫外光的氮化镓。

氮化镓的带系宽度为3.4eV,可知波长短于365nm的光即有机会被氮化镓所吸收,现今氮化镓系材料主要成长蓝光LED(波长主要分布在450nm～460nm),对氮化镓而言LED发出来的光不会被吸收,但使用氮化镓系材料成长波长短于365nm的紫外光LED时,外延结构即需使用带隙较大的氮化铝镓材料以避免吸收。

当今波长短于365nm的紫外光LED由于其杀菌应用而被广泛的发展,其p型接触层一般是采用p型氮化镓而非p型氮化铝镓,主要原因是在p型氮化铝镓的接触层上很难制作欧姆接触电极,然而如上所述氮化镓材料又会吸收波长短于365nm的光,造成较低的光取出效率和外部量子效率。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种发光波长短于365nm的氮化镓系发光二极管结构，减少短于365nm紫外光被p型氮化镓层吸收的问题,提高发光波长短于365nm紫外光LED的光取出效率。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种发光波长短于365nm的氮化镓系发光二极管结构，从衬底向上依序包括缓冲层、n型欧姆接触层、有源层、p型势垒层、p型欧姆接触层，以及利用芯片制程方法制作一种至少穿过P型欧姆接触层的窗口层；其中：所述缓冲层、n型欧姆接触层、p型势垒层均由带隙宽度不小于二极管发光光子能量的氮化镓系材料所构成，所述窗口层在外延层表面开口的间距范围在1至30um，所述窗口层的纵截面为方形、倒三角形、倒梯形中的一种或几种的组合，所述衬底为蓝宝石衬底。

一种发光波长短于365nm的氮化镓系发光二极管结构，其中：所述窗口层的数量在一个或一个以上。