[发明专利]一种深紫外LED及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深紫外LED的制备方法，包括以下步骤：(1)在SiC衬底上制备GaN薄膜；(2)在步骤(1)制备得到的GaN薄膜上制备AlN薄膜，得到SiC/GaN/AlN；(3)将SiC/GaN/AlN的AlN薄膜键合到蓝宝石衬底的上表面；(4)剥离SiC衬底，然后再利用膜分离技术去除GaN层，得到蓝宝石/AlN模板衬底；(5)在蓝宝石/AlN模板衬底的AlN薄膜上依次生长AlGaN过渡层、n‑AlGaN层、量子阱层、p‑AlGaN薄膜、p‑GaN薄膜和p型电极反射层。本发明还公开了上述方法制备的深紫外LED。本发明解决了晶格失配而导致AlN存在较多位错的问题，同时提高了深紫外LED的出光效率。

技术领域

本发明涉及深紫外LED领域，特别涉及一种深紫外LED及其制备方法。

背景技术

氮化铝作为直接带隙半导体，禁带宽度为6.2eV，使其在深紫外光电子器件具有广泛的应用前景，而高性能LED器件的实现需要高质量AlN衬底作为基础。由于同质衬底的缺乏，目前商用化的紫外LED的外延大多采用异质衬底，比如硅、碳化硅和蓝宝石。但是硅由于晶格失配和热失配，对AlGaN外延有影响，而碳化硅容易吸收360nm的紫外光，因此都不适用于生长AlN，而尽管蓝宝石也存在晶格失配和热失配，对AlGaN外延有影响，但是生产经验丰富，而且几乎不吸收200～400nm紫外光，适合用作生长AlN的衬底，但是需要解决晶格失配而导致AlN存在较多位错的问题。

由于紫外LED外延层中存在大量位错和缺陷，不仅使得晶体质量变差，位错还可能会延伸到量子阱区，作为非辐射复合中心，降低了复合效率。此外，由于材料折射率差等问题，在芯片和空气界面存在全反射，严重降低了紫外LED的出光效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种深紫外LED的制备方法，解决了晶格失配而导致AlN存在较多位错的问题。

本发明的另一目的在于提供上述深紫外LED的制备方法制备得到的深紫外LED，出光效率及强度高。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种深紫外LED的制备方法，包括以下步骤：

(1)在SiC衬底上制备GaN薄膜；

(2)在步骤(1)制备得到的GaN薄膜上制备AlN薄膜，得到SiC/GaN/AlN；

(3)将SiC/GaN/AlN的AlN薄膜键合到蓝宝石衬底的上表面；

(4)剥离SiC衬底，然后再利用膜分离技术去除GaN层，得到蓝宝石/AlN模板衬底；

(5)在蓝宝石/AlN模板衬底的AlN薄膜上依次生长AlGaN过渡层、n-AlGaN薄膜、量子阱层、p-AlGaN薄膜、p-GaN薄膜和p型电极反射层。

优选的，步骤(5)之前还进行以下步骤：

对步骤(4)得到的蓝宝石/AlN模板衬底上的AlN薄膜进行刻蚀，使其呈周期性柱状结构。

优选的，所述周期性柱状结构的AlN柱之间的间距为AlN柱的横截面尺寸的6％～20％。

优选的，所述周期性柱状结构的AlN柱的顶部为凹半球形。

优选的，所述AlGaN过渡层为Al_0.3Ga_0.7N薄膜。

优选的，所述的深紫外LED的制备方法，还包括以下步骤：将所述蓝宝石衬底的出光面刻蚀为半球形阵列结构。

优选的，步骤(3)所述键合，具体为：采用原子扩散技术或表面活化技术进行键合。

优选的，所述GaN薄膜采用金属有机化合物化学气相制备；