[实用新型]一种紫外发光二极管外延结构

说明书

本实用新型公开了一种紫外发光二极管外延结构，包括依次设于衬底上的AlN层、过渡层、N型AlGaN(0.01＜z＜0.99)层、有源层、阻挡层和P型AlGaN层，所述过渡层由若干个周期的AlN/AlGaN(0.01＜u＜0.99)超晶格结构组成。本实用新型通过在AlN层和N型AlGaN层之间形成一层过渡层，以将晶格失配产生的应力在过渡层逐步释放，从而避免AlN层发生龟裂问题，AlN层的质量得到提升，位错和缺陷会大幅减少，从而提升外延结构的晶体质量，进而改善发光效率。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种紫外发光二极管外延结构。

背景技术

AlGaN半导体材料具有很宽的直接带隙，禁带宽度从3.4～6.2eV连续可调，使其光响应波段覆盖从近紫外(UVA)到深紫外(UVC)。相比于传统紫外光源，如汞灯和氙灯，紫外LED具有无汞污染、波长可控、体积小、耗电低、寿命长等优点，在高显色指数白光照明、防伪识别、紫外聚合物固化、杀菌消毒、医疗卫生、水与空气净化、高密度光学数据存贮等领域都有着广阔的应用前景和巨大的市场需求。

相较于成熟的GaN基蓝光外延结构，紫外发光二极管外延结构的发光效率普遍偏低，且发光效率随波长的减小急剧下降。如何制备结晶质量好、发光功率高的紫外发光二极管外延结构，是当前急需解决的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种紫外发光二极管外延结构，晶体质量好，发光效率高。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种紫外发光二极管外延结构，包括依次设于衬底上的AlN层、过渡层、N型AlGaN层、有源层、阻挡层和P 型AlGaN层；

所述有源层由若干个周期的量子阱结构组成，所述量子阱结构包括AlGaN 阱层和AlGaN垒层；

所述过渡层由若干个周期的AlN/AlGaN超晶格结构组成，每个周期的 AlN/AlGaN超晶格结构包括AlN层和第一AlGaN层。

作为上述方案的改进，所述过渡层的厚度为200～400nm。

作为上述方案的改进，每个AlN/AlGaN超晶格结构的厚度为2～10nm。

作为上述方案的改进，所述AlN层的厚度为1～5nm，所述第一AlGaN层的厚度为1～5nm。

作为上述方案的改进，所述有源层由3～5个周期的量子阱结构组成。

作为上述方案的改进，所述AlGaN阱层的厚度为3～8nm，所述AlGaN垒层的厚度为4～10nm。

作为上述方案的改进，所述阻挡层为P型AlGaN层，所述阻挡层的厚度为 30～60nm。

作为上述方案的改进，所述AlN层的厚度是2～4μm。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型提供的一种紫外发光二极管外延结构包括依次设于衬底上的 AlN层、过渡层、N型AlGaN层、有源层、阻挡层和P型AlGaN层；所述过渡层由若干个周期的AlN/AlGaN超晶格结构组成，每个周期的AlN/AlGaN超晶格结构包括AlN层和第一AlGaN层。本实用新型通过在AlN层和N型AlGaN层之间形成一层过渡层，以将晶格失配产生的应力在过渡层逐步释放，从而避免 AlN层发生龟裂问题，AlN层的质量得到提升，位错和缺陷会大幅减少，从而提升外延结构的晶体质量，进而改善发光效率。另外，更低的外延材料位错和缺陷意味着更少的光子俘获中心，有利于更多的紫外光能够穿越外延结构向外出光，提高了出光效率，同时降低了光子被俘获后产生的总热量，对紫光LED 器件的性能有极大提升。