[发明专利]基于h-BN电子阻挡层的高效深紫外发光二极管及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于h‑BN电子阻挡层的高效深紫外发光二极管及其制备方法，主要解决现有深紫外发光二极管的电流泄露和低发光功率问题。其自下而上包括：衬底层(1)、n型Al_xGa_1‑xN层(2)、3‑8周期的Al_yGa_1‑yN/Al_zGa_1‑zN多量子阱层(3)、电子阻挡层(4)和p型Al_wGa_1‑wN层(5)，其中Al含量x、y、z和w的调整范围分别为0.35‑1、0.25‑0.9、0.35‑1和0‑1，电子阻挡层(4)采用h‑BN材料，其厚度为10‑100nm。本发明降低了电流泄露，增加了空穴浓度，提高了深紫外发光二极管的发光效率，可用于深紫外发光设备中。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种高效发光二极管，可用于深紫外发光设备中。

技术背景

深紫外发光二极管在杀菌、生化检测、印刷、照明、医疗、高密度的信息存储和保密通讯等领域具有重大应用价值。特别是以AlGaN材料为有源区的深紫外发光二极管，具有其它传统紫外光源无法比拟的优势。然而许多因素威胁着深紫外发光二极管的发展，比如：高Al组分的AlGaN材料生长困难、p型AlGaN材料掺杂困难，电流泄露严重等。其中电流泄露是影响其性能的重要因素。严重的电流泄露会导致发光二极管器件内量子效率降低、可靠性降低和寿命短等不良后果，从而影响了做成的发光二极管的效率，故减小电流泄露一直是深发光二极管设计和制作时的重要目标。

目前常见的深紫外发光二极管结构通常包括衬底、n型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层和p型层，其电子阻挡层常使用高Al组分的AlGaN材料，但高Al组分的AlGaN生长困难，得到的晶体质量差，并且电流泄露严重，空穴浓度低，导致得到的深紫外发光二极管晶体质量差，发光效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对传统深紫外发光二极管的不足，提出一种基于h-BN电子阻挡层的高效深紫外发光二极管及制备方法，以减小电流泄露，增加空穴浓度，提高深紫外发光二极管的发光效率。

为实现上述目的，本发明基于h-BN电子阻挡层的高效深紫外发光二极管，自下而上包括：衬底、n型Al_xGa_1-xN、Al_yGa_1-yN/Al_zGa_1-zN多量子阱层、电子阻挡层、p型Al_wGa_1-wN，所述衬底采用GaN或AlN或蓝宝石或SiC或Si，其特征在于：电子阻挡层采用h-BN材料，以降低深紫外发光二极管中的电流泄露，提高器件发光效率。

作为优选，所述电子阻挡层的厚度为10-100nm。

作为优选，所述n型Al_xGa_1-xN层的厚度为1000-6000nm，掺杂浓度为5×10¹⁷cm^-1-1×10¹⁹cm^-1，Al含量x的调整范围为0.35-1。

作为优选，所述Al_yGa_1-yN/Al_zGa_1-zN多量子阱层，由厚度为1-8nm的Al_yGa_1-yN阱层和厚度为8-25nm的Al_zGa_1-zN垒层交替生长3-8个周期组成，其中Al含量y的调整范围为0.25-0.9，Al含量z的调整范围为0.35-1。