[发明专利]具有新型量子垒结构的紫外LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有新型量子垒结构的紫外LED外延结构及其制备方法，所述紫外LED外延片由底向上依次包括：衬底、缓冲层、N型铝镓氮层、发光层、电子阻挡层、P型铝镓氮层和P型氮化镓层，发光层的每个量子垒由底向上依次包括Al_xGa_1‑xN层、Al_yGa_1‑yN层和Al_zGa_1‑zN层；所述发光层中由底向上除第一个和最后一个量子垒外，其余所有的量子垒的Al_yGa_1‑yN层中铝分子含量y为固定值,Al_xGa_1‑xN层中铝分子含量x由初始值b逐渐增加到y；Al_zGa_1‑zN层中铝分子含量z由初始值y逐渐减小到b。本发明提供的外延结构能够有效的减缓多量子阱内的量子限制斯塔克效应以及发光层与电子阻挡层之间的极化效应，从而提高电子与空穴的辐射复合效率和减少了电子泄露，最终提高了紫外LED的内量子效率。

技术领域

本发明涉及LED半导体技术领域，尤其涉及具有新型量子垒结构的紫外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

由于紫外LED具有体积小、耗能低、寿命长、环保无毒等优点，以及其在生物杀菌、紫外固化、军事通信等广泛的领域具有广阔的市场价值。因此，其引起了研究者们的重点关注，并且有望成为传统的紫外光源汞灯的替代品。

然而，制备出紫外LED需要高铝组分的AlGaN，特别是制备发光波长在200-380nm内的深紫LED。就目前技术而言，制备出高质量的高铝组分的材料还是非常难的。除此之外，由于紫外LED的多量子阱内存在量子限制斯塔克效应以及极化引起的电子泄露，从而导致紫外LED的内量子效率低和发光效率低等问题。

鉴于以上原因，对于如何减缓紫外LED内的量子限制斯塔克效应以及极化效应來提高其发光效率成为一个急需解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种具有新型量子垒结构的紫外LED外延结构及其制备方法,以解决现有技术中紫外LED外延结构存在的内量子效率低和发光效率低的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种具有新型量子垒结构的紫外LED外延结构，所述紫外LED外延片由底向上依次包括：衬底、缓冲层、N型铝镓氮层、发光层、电子阻挡层、P型铝镓氮层和P型氮化镓层，所述发光层中包括至少3个周期的量子垒层和量子阱层，所述每个量子垒由底向上依次包括Al_xGa_1-xN层、Al_yGa_1-yN层和Al_zGa_1-zN层；所述发光层中由底向上除第一个和最后一个量子垒外，其余所有的量子垒的Al_yGa_1-yN层中铝分子含量y为固定值,Al_xGa_1-xN层中铝分子含量x由初始值b逐渐增加到y；Al_zGa_1-zN层中铝分子含量z由初始值y逐渐减小到b。

进一步的，所述的N型铝镓氮层为Al_aGa_1-aN，其中0a1。

进一步的，所述Al_yGa_1-yN层铝组分y为固定值且0y1。

进一步的，所述量子阱层为Al_bGa_1-bN，其中铝组分b的取值范围为0≤by。

进一步的，所述电子阻挡层为Al_nGa_1-nN,其中铝组分n的取值范围为yn1。