[发明专利]一种AlGaN基紫外LED外延结构

说明书

本发明公开了一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括从下至上依次排布的衬底、N型层、空穴阻挡层、多量子阱有源区、电子阻挡层、P型层，还包括从N型层引出的n型欧姆接触电极以及从P型层引出的p型欧姆接触电极。由于有源区两侧分别设置了n型掺杂的空穴阻挡层和p型掺杂的电子阻挡层，对量子阱内载流子具有强的限制效应，能够有效抑制载流子溢出有源区，且也能加强载流子的注入效率，进而也提高了载流子在有源区的复合效率。相比LED传统结构，该外延结构具有较高的光输出功率和内量子效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件发光领域，特别涉及一种AlGaN基紫外LED外延结构。

背景技术

发光二极管(LED)是替代传统白炽灯照明的光源之一，由于其寿命长、亮度高、节能、体积小、效率高等诸多优点，近年来LED在日常生活中应用越来越广泛。与传统的紫外光源相比，紫外发光二极管发出的光易于调节波长和色调，且无污染，在生物医学治疗、防伪识别、净化(水、空气等)、计算机数据存储和军事领域具有广阔的应用前景。

然而，目前紫外发光二极管的光输出功率和内量子效率(IQE)仍比较低，这是研究和应用的一大阻碍。为了提高输出功率和内部量子效率(IQE)，许多研究集中在通过克服以下几点困难来解决效率陡降问题，如提高载流子限制能力、减少电子泄露、提高空穴注入率、减少量子限制斯塔克效应(QCSE)、提高电子和空穴复合率、减少横向电流拥挤。由于电子的有效质量小，迁移率高，很容易跨越量子阱有源区中的垒，电子泄露比较严重。另外，又加上空穴的注入效率低，这些因素最终导致了低的辐射复合率和内部量子效率。在这些机理中，减少载体子泄漏和改善载流子注入效率是行之有效的方法。

发明内容

为了解决现有技术中的问题和不足，本发明的目的是提供一种AlGaN基紫外LED外延结构，能够有效阻挡电子泄漏和空穴注入，从而提高载流子在有源区的复合效率。

本发明的目的通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括从下至上依次排布的衬底、N型层、空穴阻挡层、多量子阱有源区、电子阻挡层、P型层，还包括从N型层的上表面引出的n型欧姆接触电极以及从P型层的上表面引出的p型欧姆接触电极。

优选地，衬底为蓝宝石衬底，且所述蓝宝石衬底为r面、m面或a面中的任意一种。

优选地，N型层的材料为Al_0.25Ga_0.75N，厚度为2-4μm，所述N型层被划分为10-12层的网格，下层网格与相邻上层网格的厚度比为0.85-1。

优选地，N型层中掺杂Si，Si的掺杂浓度为(3-5)×10¹⁸cm^-3。

优选地，P型层的材料为Al_0.20Ga_0.80N，厚度为85-100nm，P型层被划分为10-12层的网格，下层网格与相邻上层网格厚度比为0.85-1。

优选地，P型层中掺杂Mg，Mg的掺杂浓度为(1-2)×10¹⁹cm^-3。