[发明专利]一种具有DBR高反射结构的紫外发光二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种具有DBR高反射结构的紫外发光二极管装置，该装置依次包括：衬底(11)、AlN成核层(12)、n型AlGaN势垒层(13)、有源区(14)、p型AlGaN势垒层(15)和p型GaN冒层(16)；其中，所述p型AlGaN势垒层(15)上制作有DBR高反射结构(19)，用于将光反射后从器件底部发射出去。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，衬底(11)的材料为蓝宝石、SiC或AlN。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外发光二极管装置的基材料为Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤1。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述有源区(14)具有至少一个量子阱结构，其提供能量以激发该紫外发光二极管装置的辐射输出。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，AlN成核层(12)分为两层，第一层是生长温度在550℃-750℃之间的低温成核层(121)，厚度为20-100nm，第二层是生长温度在1100℃-1250℃之间的高温模板层(122)，厚度为500-5000nm。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，p型AlGaN势垒层(15)分为两层，第一层为高Al组分p型AlGaN层(151)，厚度为5-500nm，其制作在有源区(14)的顶部，第二层为低Al组分p型AlGaN层或Al组分渐变减小的p型AlGaN层(152)，厚度为5-200nm，其制作在高Al组分p型AlGaN层(151)的顶部。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，p型AlGaN势垒层(15)的Al组分含量均高于有源区(14)量子阱结构中势阱AlGaN的Al组分含量。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，高Al组分p型AlGaN层(151)和低Al组分p型AlGaN层或Al组分渐变减小的p型AlGaN层(152)的总厚度大于0.5λ，λ为所述紫外发光二极管装置辐射的中心波长。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述高Al组分p型AlGaN层(151)和低Al组分p型AlGaN层或Al组分渐变减小的p型AlGaN层(152)的总厚度在40-1000nm之间。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DBR高反射结构(19)是通过对P型GaN冒层(16)进行刻蚀得到反射窗口区，进而在所述反射窗口区制作而成的，且所述反射窗口区的底部位于低Al组分p型AlGaN层或Al组分渐变减小的p型AlGaN层(152)表面或其中。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述反射窗口区的底部与所述有源区(14)顶部的距离满足大于等于0.5λ，λ为所述紫外发光二极管装置辐射的中心波长。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述反射窗口区的底部与有源区顶部的距离为0.5λ的整数倍，且使得所述有源区(14)位于该紫外发光二极管装置中心波长的反节点位置。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，DBR高反射结构(19)采用蒸发镀膜或溅射镀膜的方式制作。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DBR高反射结构(19)为两种高、低折射率材料交替生长而成的多层膜结构。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两种高、低折射率材料的厚度均为0.25λ，λ为所述紫外发光二极管装置辐射的中心波长。

16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述DBR高反射结构采用的材料体系为HfO₂/SiO₂、ZrO₂/SiO₂和Y₂O₃/SiO₂之一。

17.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述DBR高反射结构的交替生长的周期为3-20。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外发光二极管装置所发射的紫外光中心波长在200-365nm之间。