[发明专利]一种具有双梯度的量子阱结构的近紫外LED制备方法

摘要

本发明提供一种具有双梯度的量子阱结构的近紫外LED制备方法，其峰值波长范围在390nm‑405nm高亮度近紫外LED；采用双梯度渐变的InGaN/AlGaN多量子阱作为有源层结构,其中在前5个周期的量子阱中阱层Inx1Ga1‑x1N的厚度范围在2‑4nm，其In组分x1；垒层Aly1Ga1‑y1N厚度为5nm‑6nm，Al组分y1，在后5个周期量子阱中阱层InxGa1‑xN的厚度范围在2‑4nm，垒层AlGaN，垒层AlyGa1‑yN厚度为10nm‑15nm。采用复合电子阻挡层，第一层电子阻挡层为4‑6个周期Inx2Ga1‑x2N/Aly2Ga1‑y2N超晶格,其中InGaN厚度为，2nm‑2.5nm,AlGaN厚度为：1.5nm‑2nm；第二层电子阻挡层为8‑10个周期p‑Inx2Ga1‑x2N/Aly2Ga1‑y2N超晶格，其中InGaN厚度为3nm‑4nm,AlGaN厚度为2.5nm‑3nm.其中In组分x2，0.01≤x2＜x1＜x＜0.1，其中Al的组分y2,0.05≤y1≤y≤y2≤0.1；所述新型量子阱有源层结构及电子阻挡层结构，可有效提高电子、空穴复合发光效率；适用于高亮度近紫外LED的制作。

主权项

1.一种具有双梯度的量子阱结构的近紫外LED制备方法，其特征在于：在其LED外延片结构生长过程中，以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气分别作为Ga、Al、In和N源；以硅烷(SiH4)和二茂镁(Cp2Mg)分别作为n型、p型掺杂剂，所述LED，为其峰值波长范围在390nm‑405nm的近紫外LED，其外延结构从下向上依次为：PSS衬底(101)、低温GaN成核层(102)、高温非掺杂GaN缓冲层(103)、n型GaN层(104)、n‑‑GaN电流扩展层(105)、InxGa1‑xN/GaN/AlyGa1‑yN多量子阱有源层(106)、复合电子阻挡层(107)、高温p型GaN层(108)、p型InGaN接触层(109)；其制备方法包括以下步骤：步骤一，在MOCVD反应室中，将PSS衬底(101)，在H2气氛、1080℃‑1100℃、反应室压力100torr的环境下，处理5‑10分钟；然后降低温度，在530‑550℃、反应室压力300‑600torr、H2气氛的环境下，以V/III摩尔比为500‑1300，三维生长30‑50纳米厚的低温GaN缓冲层(102)；步骤二，在1000‑1100℃、反应室压力200‑300torr、氢气气氛的环境下，以V/III摩尔比为1000‑1300，生长2‑3微米厚的高温非掺杂GaN缓冲层(103)；步骤三，在1000‑1100℃、反应室压力100‑200torr、H2气氛的环境下，以V/III摩尔比为1000‑1300、Si掺杂浓度为1018‑1019cm‑3，生长2‑4微米厚的n型GaN层(104)；步骤四，在1000‑1100℃、反应室压力100‑200torr、H2气氛的环境下，以V/III摩尔比为1000‑1300、Si掺杂浓度为1017‑1018cm‑3，生长300‑500纳米厚的n‑‑GaN电流扩展层(105)；步骤五，在750‑850℃、反应室压力300torr、N2气氛的环境下，以V/III摩尔比为5000‑10000，接着生长双梯度Inx1Ga1‑x1N/AlyGa1‑yN多量子阱有源层(106)；步骤六，在900℃‑1000℃、反应室压力100‑300torr、N2气氛的环境下，以V/III摩尔比为5000‑10000、Mg掺杂浓度1017‑1018cm‑3，在有源层上，生长复合电子阻挡层(107)；步骤七，在950℃‑1050℃、反应室压力100torr、H2气氛的环境下，以V/III摩尔比为2000‑5000、Mg掺杂浓度1017‑1018cm‑3，生长100nm‑200nm厚的高温p型GaN层(108)。步骤八，在650℃‑750℃、反应室压力300torr、H2气氛的环境下，以V/III摩尔比为5000‑10000、Mg掺杂浓度大于1018cm‑3，生长2nm‑4nm厚的p型InGaN层(109)。