[发明专利]一种生长p型AlGaN的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明和金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术领域，具体涉及p-AlGaN，特别是高Al组分p-AlGaN的生长方法。

背景技术

III族氮化物材料是重要的宽禁带半导体材料，具有带隙范围宽(0.9eV-6.2eV)，击穿电场高，热导率高，电子饱和速率高，抗辐射能力强以及耐化学腐蚀等特点，这些优良的光、电学性质以及优良的材料化学性能使III族氮化物材料在蓝、绿、紫、紫外光及白光发光二极管(LED)、短波长激光二极管(LD)、紫外光探测器和功率电子器件等半导体器件相关领域中有广泛的应用前景。目前，可见光LEDs的制备和封装技术已逐渐趋于成熟，人们把目光转向了短波长紫外或深紫外发光和探测器件的研究和制备。近紫外、紫外、深紫外波段的LED在高密度光学数据存储、水和空气净化与杀菌、以及白光照明等领域，有很大的应用前景。波长小于280nm的深紫外光探测器由于其波段处于太阳盲区，可以应用在导弹的紫外制导和紫外告警等方面。在民用方面，紫外探测器可用于火灾及燃烧过程的监视和与生化有关的检测等。p型AlGaN层是深紫外PIN型探测器以及深紫外LEDs结构的重要组成部分，提高p型AlGaN的导电性可以大大增加PIN型探测器中的光生载流子数目，提高其探测率和探测灵敏度。p-AlGaN在深紫外LEDs结构中是重要的电子阻挡层和接触层，提高其导电性可以提高深紫外LEDs中电子和空穴的符合效率，进而提高LEDs的发光效率。但是，由于AlGaN随Al组分的增加带隙变宽，Mg在p-AlGaN中的激活能高，很难得到导电性能好的p型。而且，随着Al组分的增加，AlGaN材料本身的位错密度增加，高密度的点缺陷以及线型缺陷形成了p型的补偿中心，进一步阻止了其导电性能的提高。如何提高p-AlGaN的导电性能，尤其是高Al组分p-AlGaN的导电性能，至今仍是国际难题之一。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种p-AlGaN生长方法，具体的技术方案如下：

一种生长p-AlGaN的方法，在用金属有机化学气相沉积方法生长p型AlGaN层时同时通入三甲基铟(TMI)作为活性剂。

上述方法通常采用高纯氢气(H₂)作为载气，三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)和氨气(NH₃)分别作为Ga源、Al源和N源，二茂镁(Cp₂Mg)作为p型掺杂剂。TMG、TMA、TMI和NH₃同时通入反应室外延生长p-AlGaN，其中TMI的流量一般控制在20～300sccm，优选为40～150sccm。

上述p-AlGaN的生长温度为1050～1200℃；压力为20～200torr，优选为50～100torr；V/III在40～2000范围内，优选为500～2000；Cp₂Mg的流量为200～700sccm，优选为350～600sccm。

本发明通过在常规生长p-AlGaN时通入适量的TMI来辅助生长，由于p-AlGaN的生长温度高于InN的分解温度，所以In在p-AlGaN中不参与形成组分，只起到活性剂的作用。

本发明的方法简单易行，效果明显，不仅可以改善p-AlGaN的表面形貌，降低其本身的方块电阻，而且，将该方法应用于器件的制备中，可以有效改善p-AlGaN的引入使得LEDs或探测器器件中串联电阻增加的现象，尤其针对高Al组分p-AlGaN及深紫外LED器件效果更为显著。在深紫外LEDs器件制备中，和没有应用该方法生长的器件相比，本发明方法降低了p型层中的深能级发光，降低了器件的串联电阻和开启电压，器件的发光强度也大大增加。

附图说明

图1是实施例1中p-AlGaN样品的结构示意图。

图2是实施例1中采用本发明方法生长和常规方法生长的p-AlGaN在位监控曲线的比较图。

图3是实施例2中p-AlGaN样品的结构示意图。

图4是实施例2中采用本发明生长和常规方法生长的p-AlGaN方块电阻的比较。

图5是实施例3中LED器件的结构示意图。

图6是实施例3中本发明生长的LEDs的电致发光光谱。

图7是实施例4中LED器件的结构示意图。

图8是实施例4中本发明生长和常规方法生长的LEDs的电流-电压特性比较。

图9是实施例5中LED器件的结构示意图。

图10是实施例5中本发明所生长的LEDs的电致发光光谱。

具体实施方式