[实用新型]紫外GaN基LED外延结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED技术领域，尤其涉及一种紫外GaN基LED外延结构。

背景技术

发光二极管（Light-EmittingDiode，LED）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

随着技术的发展，紫外发光二极管（UVLED）在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等方面有着广阔的市场应用前景。除此之外，紫外LED也越来越受到照明市场的关注。因为通过紫外LED激发三基色荧光粉，可获得普通照明的白光。目前市售的白光LED大多是通过蓝色LED激发黄光的荧光粉获得，其中红色光成分较弱。

然而，由于蓝宝石衬底和氮化镓之间存在16%的晶格失配和较大的热膨胀系数差异，利用MOCVD技术外延生长GaN晶体时，产生线位错（threadingdislocations）的密度高达10⁸-10¹⁰/cm²。为了避免载流子在位错处发生非辐射复合，从而影响LED的发光效率，通常会在n型GaN层和量子阱发光层之间插入一层低温的InGaN/GaN应力释放层。该应力释放层会沿着位错缺陷产生V型坑（V-pits），V型坑侧面的禁带宽度比平面（c面）要高出很多，在位错缺陷处形成势垒，避免载流子靠近位错而被捕获，从而提升LED的发光效率。

然而，对于365~390nm的紫外来说会存在另外一个问题。氮化镓(GaN)禁带宽度为3.42eV，对应波长大约365nm的光，对365~390nm这个波段不会有吸收，但是低温的InGaN/GaN应力释放层，对这个波段的光可能有较强的吸收，从而降低LED的发光效率。

有鉴于此，为了解决上述技术问题，有必要提供一种紫外GaN基LED外延结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种紫外GaN基LED外延结构，本实用新型采用低温AlGaN/GaN超晶格层取代传统的InGaN/GaN应力释放层，通过调整AlGaN/GaN超晶格的生长工艺，可以沿着位错缺陷产生V-pits，从而阻挡载流子在位错缺陷处产生非辐射复合。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种紫外GaN基LED外延结构，所述LED外延结构依次包括：

衬底；

位于所述衬底上的低温缓冲层；

位于所述低温缓冲层上的高温u-GaN层；

位于所述高温u-GaN层上的高温n-GaN层；

位于所述高温n-GaN层上的低温AlGaN/GaN超晶格层，所述低温AlGaN/GaN超晶格层包括层叠设置的低温AlGaN层和低温GaN层；

位于所述低温AlGaN/GaN超晶格层上的低温InGaN/AlGaN紫外发光层，所述低温InGaN/AlGaN紫外发光层包括层叠设置的低温InGaN量子阱层和低温AlGaN量子垒层，所述低温InGaN/AlGaN紫外发光层的发光波长为365~390nm；

位于所述低温InGaN/AlGaN紫外发光层上的高温p-AlGaN电子阻挡层；

位于所述高温p-AlGaN电子阻挡层上的高温p-GaN层。

作为本实用新型的进一步改进，所述低温AlGaN/GaN超晶格层包括3~15个周期层叠设置的低温AlGaN层和低温GaN层。

作为本实用新型的进一步改进，所述低温AlGaN/GaN超晶格层中，每层低温AlGaN层的厚度为1~5nm，每层低温GaN层的厚度为1~5nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述低温AlGaN/GaN超晶格层中低温AlGaN层的Al组分为0.01~0.05。

作为本实用新型的进一步改进，所述低温InGaN/AlGaN紫外发光层包括6~10个周期层叠设置的低温InGaN量子阱层和低温AlGaN量子垒层。

作为本实用新型的进一步改进，所述低温InGaN/AlGaN紫外发光层中，每层低温InGaN量子阱层的厚度为2~4nm，每层低温AlGaN量子垒层的厚度为6~12nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述低温InGaN/AlGaN紫外发光层中低温AlGaN量子垒层的Al组分为0.05~0.25。