[发明专利]一种Mg掺杂量子阱的AlGaN基深紫外LED外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种Mg掺杂量子阱的AlGaN基深紫外LED外延结构，其特征在于：包括由下至上依次设置的衬底、低温AlN缓冲层、高温AlN层、AlN/AlGaN超晶格应力调控/位错过滤层、非掺杂AlGaN层、n型AlGaN层、有源发光区AlGaN/AlGaN多量子阱、p型AlGaN层以及p型GaN接触层；所述有源发光区AlGaN/AlGaN多量子阱包括周期性重复叠设的垒层和阱层，其中各阱层的仅中间三分之一掺杂Mg。

2.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化铝、氮化镓、氧化镓和氧化锌衬底中的任何一种。

3.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述垒层Al组分比阱层Al组分高10％～40％。

4.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述垒层厚度为5～20nm，阱层厚度为3～10nm。

5.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述有源发光区AlGaN/AlGaN多量子阱的重复周期数为3～10个。

6.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述各阱层的仅中间三分之一掺杂Mg的掺杂的浓度为1×1016 ～1×1019 cm-3 。

7.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述低温AlN缓冲层厚度为5～50nm；高温AlN层厚度为100～5000nm；AlN/AlGaN超晶格应力调控/位错过滤层厚度为100～5000nm，重复周期数为5～100个；非掺杂AlGaN层厚度为100～5000nm；n型AlGaN层厚度为100～5000nm；有源发光区AlGaN/AlGaN多量子阱厚度为10～200nm；p型AlGaN层厚度为5～200nm；p型GaN接触层厚度为5～200nm。

8.如权利要求1所述的结构，其特征在于：所述n型AlGaN层掺杂Si，掺杂浓度为1×1017～1×1022 cm-3；p型AlGaN层和p型GaN接触层掺杂Mg，掺杂浓度为1×1017 ～1×1022 cm-3。

9.一种Mg掺杂量子阱的AlGaN基深紫外LED外延结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：采用MOVPE工艺

1)将衬底在温度1000～1200℃、压力100torr、H2氛围下，清洗处理10～30分钟；

2)在温度500～900℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气的条件下，生长低温AlN缓冲层；

3)在温度1000～1500℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气的条件下，用脉冲法生长高温AlN层；

4)在温度1000～1500℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气的条件下，生长AlN/AlGaN超晶格应力调控/位错过滤层；

5)在温度1000～1500℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气，生长非掺杂AlGaN层；

6)在温度1000～1500℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气，同时通入Si源，生长n型AlGaN层；

7)在温度1000～1500℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气，生长有源发光区AlGaN/AlGaN多量子阱，量子阱周期数为3～10个，在生长各阱层过程中的仅中间三分之一时间通入Mg源，进行Mg杂质掺杂；

8)在温度1000～1500℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气，同时通入Mg源，生长p型AlGaN层；

9)在温度900～1000℃、压力75～100torr、Ⅴ族源/Ⅲ族源比为300～3000、H2作为载气，同时通入Mg源，生长p型GaN接触层；

10)在温度600～1000℃、压力75～100torr、N2气氛围中，进行高温退火15～40分钟。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤7)中，在生长垒层和阱层的中间中断Ⅲ族源5～15s，期间保持通入Ⅴ族源。