[发明专利]具有氮化镓量子点的紫外LED的外延结构及其生长方法

说明书

本发明提供一种具有氮化镓量子点的紫外LED的外延结构及其生长方法，生长方法包括如下步骤：1)在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层；2)在所述N型掺杂层上生长Q个量子阱结构，所述每个量子阱结构包含量子阱层和量子垒层Al_yGa_1‑yN，并且所述量子阱层包含M个Al_xGa_1‑xN‑GaN量子点，其中，1≤Q≤50，1≤M≤10，0＜x＜1，0＜y＜1，x＜y，且Q、M均为正整数；3)在所述Q个量子阱结构上，从下至上依次生长电子阻挡层、P型掺杂Al_vGa_1‑vN层和P型掺杂GaN层，其中，0＜v＜1，v＞y。本发明能够极大地提高电子空穴复合几率，提高紫外LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及一种紫外LED的外延结构，尤其涉及一种具有氮化镓量子点的紫外LED的外延结构及其生长方法，属于发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)技术领域。

背景技术

随着我国科技水平的进步，制造业的持续发展，生活水平也得到不断地改善，物质生活和精神生活都有大幅的提升。然而近年来雾霾、水污染等的加重给日益改善的生活水平增添了瑕疵，空气和水等携带的细菌正在侵蚀我们的健康。为了保护自身的健康，各种消毒杀菌装置孕育而生，如空气净化器，水处理器。而这些杀菌装置的最主要杀菌功能部件为紫外灯，目前比较热门的是采用深紫外LED灯。

紫外LED杀菌的原理是利用LED产生的适当波长紫外线对细菌的脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的分子键进行破坏，破坏原有细菌菌落并阻止细菌的复制繁殖，达到杀死细菌的目的。紫外杀菌技术利用高强度深紫外线照射，能够将各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死，目前被广泛应用于民生、医疗以及生产制造行业。

因深紫外LED的杀菌功能，现在对深紫外LED的研究也趋于热门。目前深紫外LED主要采用AlGaN作为主要生长材料，利用CVD外延生长方法生长出所需要的发光结构。图1为现有技术中的紫外AlGaN LED外延结构，如图1所示，该结构包含缓冲层101，非掺杂Al_tGa_1-tN层102，N型掺杂Al_uGa_1-uN层103，Al_xGa_1-xNAl量子阱层104、Al_yGa_1-yNAl量子垒层105，Al_zGa_1-zN电子阻挡层106，P型掺杂Al_vGa_1-vN层107以及P型掺杂GaN层108。

虽然，目前紫外深紫外铝镓氮AlGaN LED应用广泛。但是，AlGaN LED还存在应用上的一些难题。1、发光效率低，目前15milx15mil的芯片在20mA驱动电流下发光亮度约2mW，发光效率低导致杀菌效率也偏低；2、AlGaN量子阱中因无法形成AlGaN量子点，导致电子空穴复合几率非常低。

发明内容

基于以上原因，本发明提供了一种具有氮化镓量子点的紫外LED的外延结构及其生长方法，该外延结构具有提供量子点的量子阱结构，从而提高了电子空穴复合几率，解决了AlGaN量子阱中因无量子点导致的复合几率非常低的问题。

本发明提供一种具有氮化镓量子点的紫外LED的外延结构的生长方法，包括如下步骤：

1)在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层；

2)在所述N型掺杂层上生长Q个量子阱结构，所述每个量子阱结构包含量子阱层和量子垒层Al_yGa_1-yN，并且所述量子阱层包含M个Al_xGa_1-xN-GaN量子点，其中，1≤Q≤50，1≤M≤10，0＜x＜1，0＜y＜1，x＜y，且Q、M均为正整数；