[发明专利]一种具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管

权利要求书

1.一种具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管，其特征在于，包括：由下到上依次设置的衬底(101)、AlN缓冲层(102)、n型AlGaN层(103)、p-i-n型多量子阱有源区(104)、电子阻挡层(105)、p型AlGaN层(106)、p型GaN欧姆接触层(107)，以及在n型AlGaN层(103)上设置的n型电极(108)和在p型GaN欧姆接触层(107)上设置的p型电极(109)；

p-i-n型多量子阱有源区(104)中的各量子垒由下至上依次为具有不同掺杂浓度的n型掺杂量子垒、无掺杂i型量子垒以及具有不同掺杂浓度的p型掺杂量子垒，即由下至上量子垒按掺杂类型以n₁-n₂-…-n_x-i-p₁-p₂-…-p_y结构排列，其中x和y分别为n型掺杂量子垒和p型掺杂的量子垒数目；n型掺杂量子垒中的电子浓度沿生长方向由下至上依次减小，而p型掺杂量子垒中的空穴浓度沿生长方向由下至上依次增大，且电子浓度满足c(n₁)c(n₂)c(…)c(n_x)、空穴浓度满足c(p₁)c(p₂)c(…)c(p_y)的关系式；各量子垒之间为无掺杂量子阱。

2.根据权利要求1所述的具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管，其特征在于，p-i-n型多量子阱有源区(104)中量子垒数目大于等于6；量子垒的Al组分始终高于量子阱的Al组分，量子垒的厚度为5～10nm；其中，n型掺杂量子垒中的电子浓度范围为1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3，但始终小于n型AlGaN层(103)中的电子浓度；而p型掺杂量子垒中的空穴浓度范围为1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3，但始终小于最上端的p型掺杂量子垒中的空穴浓度；最上端的p型掺杂量子垒的厚度为5～20nm，其中的空穴浓度范围为4×10¹⁷～2×10¹⁹cm^-3，但始终低于电子阻挡层(105)中的空穴浓度；无掺杂量子阱的厚度为2～4nm。

3.根据权利要求2所述的具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管，其特征在于，n型AlGaN层(103)中的电子浓度范围为5×10¹⁷～2×10¹⁹cm^-3，厚度为200～5000nm。

4.根据权利要求1-3任一所述的具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管，其特征在于，电子阻挡层(105)的Al组分高于p-i-n型多量子阱有源区(104)中量子垒的Al组分，并采用p型掺杂，空穴浓度范围为5×10¹⁷～3×10¹⁹cm^-3，但始终高于p-i-n型多量子阱有源区(104)的最上端的p型掺杂量子垒中的空穴浓度，且厚度为10～50nm。

5.根据权利要求1-3任一所述的具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管，其特征在于，AlN缓冲层(102)是利用金属有机化合物化学气相沉积或分子束外延方法在蓝宝石、碳化硅、硅衬底上生长的，厚度为10～3000nm。

6.根据权利要求1-3任一所述的具有p-i-n型多量子阱结构的紫外发光二极管，其特征在于，p型AlGaN层(106)中的空穴浓度范围为5×10¹⁷～3×10¹⁹cm^-3，厚度为50～500nm；p型GaN欧姆接触层(107)采用Mg进行重掺杂，空穴浓度范围为1×10¹⁸～4×10¹⁹cm^-3，厚度为5～200nm。