[发明专利]一种深紫外发光二极管外延片、制备方法及LED

说明书

本发明提供了一种深紫外发光二极管外延片、制备方法及LED，外延片包括：衬底及依次沉积在所述衬底上的第一半导体层、多量子阱层、势垒调变层以及第二半导体层，所述势垒调变层包括依次沉积在所述多量子阱层上的非掺杂层、N型层以及P型层；所述非掺杂层包括依次沉积在所述多量子阱层上的U‑GaN层、U‑AlGaN层和U‑BGaN层，所述N型层包括依次沉积在所述非掺杂层上的N‑AlGaN层和N‑BGaN层，所述P型层包括依次沉积在所述N型层上的P‑AlGaN层和P‑BGaN层，本发明能够增加阻挡电子的势垒高度，抑制电子的溢流现象，同时增加了空穴的注入效率，提高了内量子效率并提高了发光效率。

技术领域

本发明属于LED外延片的技术领域，具体地涉及一种深紫外发光二极管外延片、制备方法及LED。

背景技术

近年来，基于以氮化镓(GaN)为代表的氮化物发光二极管(LED)在实际中得到了越来越多的应用，深紫外波段(UVC)的LED，其体积小、耗能低、寿命长、环保无毒，特别是发光波长在200nm-280nm的深紫外LED具有传统的光源所没有的特性而受到了人们的普遍关注，在生物杀毒、紫外固化、护照验证等方面有广泛的应用，具有广阔的市场前景。

目前深紫外LED主要采用AlGaN作为主要生长材料，利用金属有机气象沉积(MOCVD)外延生长方法生长出所需要的外延结构包含AlN缓冲层，非掺AlGaN层，N型AlGaN层，AlGaN量子阱层，P型AlGaN电子阻挡层，以及P型GaN层，目前深紫外AlGaN LED应用广泛，但AlGaN深紫外发光二极管因以下两大问题严重限制其发光效率的提升：

一方面，高Al组分的AlGaN材料外延生长P型掺杂困难，导致P层空穴浓度较低且电阻率较高；

另一方面，AlGaN材料还具有很强的极化效应，从而引起量子限制斯塔克效应，降低了LED有源区的辐射复合率，由于传统的AlGaN基深紫外LED中的电子阻挡层和P-GaN接触层的带隙宽度小，它们强烈吸收从发光区发出的深紫外光，使LED器件光提取效率降低，高浓度的P型掺杂是提升紫外LED发光效率的关键，但随Al组分增加，Mg受主激活能呈线性增加，P型AlGaN空穴激活能越来越大，使LED的P型掺杂十分困难，从而发光二极管的内量子效率大幅降低，严重降低紫外LED发光效率。

现有的深紫外发光二极管的主要是通过电子阻挡层的势垒高度来阻挡电子溢流，但在阻挡电子溢流的过程中，也同样阻挡了空穴的注入，减少了电子与空穴复合效率，致使量子阱发光效率降低，降低深紫外发光二极管的发光效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种深紫外发光二极管外延片、制备方法及LED，用于解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供以下技术方案，一种深紫外发光二极管外延片，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的第一半导体层、多量子阱层、势垒调变层以及第二半导体层，所述势垒调变层包括依次沉积在所述多量子阱层上的非掺杂层、N型层以及P型层；

所述非掺杂层包括依次沉积在所述多量子阱层上的U-GaN层、U-AlGaN层和U-BGaN层，所述N型层包括依次沉积在所述非掺杂层上的N-AlGaN层和N-BGaN层，所述P型层包括依次沉积在所述N型层上的P-AlGaN层和P-BGaN层，所述U-AlGaN层、所述N-AlGaN层、所述P-AlGaN层中的Al组分的含量沿所述深紫外发光二极管外延片的生长方向逐渐降低。