[发明专利]一种紫外LED外延片及外延生长方法、紫外LED

说明书

本发明提供一种紫外LED外延片及外延生长方法、紫外LED，通过提出一种全新的量子阱层，具体的，在生长量子阱层的过程中，掺入TMIn，可以作为表面活性剂，增加Al的迁移，同时也可以起到提高晶体质量的作用，并控制Al组分先阶段性降低，再阶段性升高，通过这种方式可以缓解量子阱层和量子垒层之间因为带隙不同产生的较大的极化场，同时，也可以限制电子溢流，从而可以提高电子和空穴的复合效率，另外，由于量子阱层中的Al组分低于量子垒层的Al组分，使得量子垒层的能带高于量子阱层，有利于外延片发光波长的稳定性。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种紫外LED外延片及外延生长方法、紫外LED。

背景技术

紫外LED(light-emitting diode，发光二极管)主要应用在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储以及军事等方面。随着技术的发展，紫外LED有着广阔的市场应用前景。

需要说明的是，与GaN基蓝光LED相比，紫外LED的研制面临着许多独特的技术困难，以AlGaN材料为例，高Al组分AlGaN的材料的外延生长困难，一般而言，Al组分越高，晶体质量越低，位错密度普遍在10⁹～10¹⁰/cm²，乃至更高，同时，随着Al组分的增加，外延层的电导率也会迅速降低，上述这些情况都会增加材料本身自发极化和压电极化带来的QCSE(Quantum Confined Stark Effect，量子局限史塔克效应)，使得量子阱内部电子和空穴的波函数重叠率下降。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种紫外LED外延片及外延生长方法、紫外LED，旨在解决现有技术中，基于AlGaN材料的紫外LED外延片在外延生长过程中，产生的QCSE，使得量子阱内部电子和空穴的波函数重叠率下降的问题。

根据本发明实施例当中的一种紫外LED外延片，包括有源层，所述有源层包括周期性交替生长的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层和所述量子垒层均为AlGaN层，所述量子阱层中的Al组分低于所述量子垒层的Al组分，其中，在生长所述量子阱层的过程中，掺入TMIn，并控制Al组分先阶段性降低，再阶段性升高。

进一步的，所述量子阱层中的Al组分为0.3～0.4，所述量子垒层的Al组分为0.45～0.55。

进一步的，所述TMIn的通入流量为50sccm～100sccm。

进一步的，所述紫外LED外延片还包括衬底、AlN层、N型半导体层、电子阻挡层以及P型半导体层；

其中，在所述衬底上沿外延生长方向依次沉积所述AlN层、所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层以及所述P型半导体层。

进一步的，所述AlN层的厚度为1μm～4μm，所述N型半导体层的厚度为1μm～3μm，所述有源层的厚度为60nm～312nm，所述电子阻挡层的厚度为20nm～30nm，所述P型半导体层的厚度为150nm～250nm。

进一步的，所述N型半导体层为N型掺杂的Al_xGa_1-xN层，其中，掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为5E18～1E20，Al组分为0.4～0.6；所述电子阻挡层为Al_yGa_1-yN层，Al组分为0.6～0.7；所述P型半导体层为P型掺杂的Al_zGa_1-zN层，掺杂剂为Mg，其中，Al组分为0.2～0.4，掺杂Mg浓度为5E18～5E20。

根据本发明实施例当中的一种紫外LED外延片的外延生长方法，用于制备上述的紫外LED外延片，所述外延生长方法包括：

生长有源层，所述有源层包括周期性交替生长的量子垒层和量子阱层，所述量子阱层和所述量子垒层均为AlGaN层，所述量子阱层中的Al组分低于所述量子垒层的Al组分；