[发明专利]一种基于极化诱导原理的AlGaN基隧穿结结构及其制备方法

说明书

一种基于极化诱导原理的AlGaN基隧穿结结构及其制备方法，属于半导体电子器件技术领域。其从下至上依次由衬底、Al_x0Ga_1‑x0N模板层、n‑Al_x1Ga_1‑x1N极化诱导掺杂层、Al_x2Ga_1‑x2N插入层、p‑Al_x3Ga_1‑x3N极化诱导掺杂层和p‑Al_x4Ga_1‑x4N重掺杂层构成。所述n‑Al_x1Ga_1‑x1N极化诱导掺杂层、Al_x2Ga_1‑x2N插入层和p‑Al_x3Ga_1‑x3N极化诱导掺杂层共同构成极化诱导隧穿结。本发明提出的隧穿结结构全部由AlGaN材料构成，使用极化诱导掺杂的方法改善高Al组分AlGaN掺杂难的问题，并使用高Al组分的Al_x2Ga_1‑x2N作为插入层，进一步提高器件的隧穿几率，获得性能良好的隧穿结器件。

技术领域

本发明属于半导体电子器件技术领域，具体涉及一种基于极化诱导原理的AlGaN基隧穿结结构及其制备方法。

背景技术

隧穿结二极管又称为江崎二极管，是由p和n两侧皆为简并(重掺杂)且过渡区陡峭的p-n结构成，其工作原理是通过隧穿效应实现二极管反向导通。传统的隧穿结通常采用砷化物、锑化物等材料制备，随着近年来GaN基LED的发展，AlGaN基隧穿结二极管开始进入到了人们的视野。AlGaN基隧穿结二极管可应用于紫外LED中实现p-n倒置结构，提高载流子注入效率。另外，带有隧穿结的紫外LED结构可以避免p型电极的制备，有效地解决了p型AlGaN材料欧姆接触难以实现的问题。由于AlGaN基隧穿结二极管具有较宽的禁带宽度，通过合理的结构设计，可以实现对紫外LED有源区发光较高的透过率，有利于提高紫外LED的光提取效率。虽然AlGaN基隧穿结二极管具有着重要的应用，但AlGaN材料较高的施主和受主激活能使其很难实现较高浓度的掺杂，AlGaN基隧穿结很难实现较好的电学特性，大大限制了AlGaN基隧穿结二极管的应用。

发明内容

本发明的目的就是为解决在AlGaN基隧穿结二极管中高Al组分AlGaN掺杂难、电学特性较差的问题。利用AlGaN基材料本身固有的极化特性增加隧穿结n型侧的电子浓度和p型侧的空穴浓度，提高器件的隧穿几率。采用MOCVD设备在衬底上制备一种基于极化诱导原理的AlGaN基隧穿结结构，达到优化隧穿结电学特性的目的。

本发明的技术方案是：

本发明所设计的一种基于极化诱导原理的AlGaN基隧穿结结构(见附图1和附图说明)，其特征在于：其从下至上依次由衬底1、Al_x0Ga_1-x0N模板层2(为非组份渐变层)、n-Al_x1Ga_1-x1N极化诱导掺杂层3(为组份渐变层)、Al_x2Ga_1-x2N插入层4(为非组份渐变层)、p-Al_x3Ga_1-x3N极化诱导掺杂层5(为组份渐变层)和p-Al_x4Ga_1-x4N重掺杂层6(为非组份渐变层)构成。