[发明专利]一种垂直量子阱结构AlGaN深紫外LED及其制备方法

说明书

本发明提供了一种垂直量子阱结构AlGaN深紫外LED的制备方法，属于半导体技术领域，包括在衬底上依次生长AlN模板、生长n‑Al_xGa_1‑xN层，接着制备n型金属接触层、第一绝缘介电掩膜层，再微米孔洞直至n‑Al_xGa_1‑xN层，然后在微米孔洞的全结构上继续外延生长n‑Al_rGa_1‑rN微米柱、制备第二绝缘介电掩膜层，再在n‑Al_rGa_1‑rN微米柱的侧面依次外延i‑Al_yGa_1‑yN/i‑Al_zGa_1‑zN多量子阱、i‑Al_pGa_1‑pN电子阻挡层、p‑Al_qGa_1‑qN层，最后沉积p型接触金属电极，并快速热退火处理。本发明还提供一种采用上述方法制备的垂直量子阱结构AlGaN深紫外LED，其多量子阱方向沿着非极性面方向，可避免由于极化效应引起的量子阱区域强内建电场，从而提升器件的内量子效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种垂直量子阱结构AlGaN深紫外LED及其制备方法。

背景技术

深紫外光源在医疗卫生、污水净化、非视距高速通讯等领域有非常广泛的应用潜力。当前深紫外光源主要由含汞灯具提供，具有空间体积大、工作电压高、环境污染严重、产品易破碎等缺点，迫切需要一种体积小、节能环保、稳定性好的新型固态深紫外光源取代当前的汞灯技术。AlGaN材料是直接宽禁带半导体材料，禁带宽度在3.4eV至6.2eV之间连续可调，且具有很好的热稳定性和化学稳定性，是制备新一代深紫外固态LED光源的理想材料。

当前，基于AlGaN材料的深紫外LED器件通常采用沿(0001)方向周期排列的AlGaN/AlGaN多量子阱结构作为有源区，并将电子和空穴注入有源区阱层进行辐射复合发光。AlGaN材料具有很强的自发极化效应，根据高斯定理，极化强度的变化将在界面位置引起极化电荷，极化电荷的密度和带电类型由极化强度变化的大小与方向决定。对于AlGaN多量子阱结构而言，当沿着(0001)方向生长的异质结组分变大，则在界面处形成正极化电荷；当沿着(0001)方向生长的异质结组分减小，则在界面处形成负极化电荷。当形成多量子阱后，由于界面电荷的作用，多量子阱结构的阱层将产生极强的内建电场。

极化内建电场使得多量子阱层能带结构严重倾斜，产生量子限制Stark效应，其一方面使电子空穴空间重叠程度锐减，辐射复合效率显著降低，另一方面使量子阱区域有效禁带宽度减小，发光波长红移。此外，另有研究表明，极化效应引起的量子限制Stark效应可能与Droop效应存在一定关联。因此，消除多量子阱极化效应对于提升AlGaN基深紫外LED效率具有重要作用。目前，消除极化效应的技术路线一般在于制备非极性面AlN衬底。然而，制备非极性面AlN衬底技术难度大、不成熟，且成本昂贵。

鉴于此，急需研究一种AlGaN基深紫外LED的制备方法，消除极化效应的技术避免采用制备非极性面AlN衬底技术，制备得到的AlGaN深紫外LED不存在多量子阱极化效应，效率高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种垂直量子阱结构AlGaN深紫外LED及其制备方法，通过在极性面衬底上制备非极性面方向的多量子阱结构，制备的垂直结构AlGaN多量子阱深紫外LED，其多量子阱方向沿着非极性面方向，可避免由于极化效应引起的量子阱区域强内建电场，从而提升器件的内量子效率。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种垂直量子阱结构AlGaN深紫外LED的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：提供一氮化物材料生长的衬底；

步骤2：在所述衬底上生长AlN模板；