[发明专利]基于非对称量子阱结构的UV-LED及其制备方法

权利要求书

1.一种基于非对称量子阱结构的UV-LED，其结构自下而上包括：

一衬底层；

一生长于衬底层上的n-AlGaN层；

一生长于n-AlGaN层上的对称AlGaN量子阱层；

一生长于对称AlGaN量子阱层上的非对称AlGaN量子阱层；

一生长于非对称AlGaN量子阱层上的p-AlGaN层；

一生长于p-AlGaN层上的p-GaN层；

p型电极，位于p-GaN层的上方；

n型电极，位于衬底层上的n-AlGaN层的上方。

2.根据权利要求1所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED，其特征在于：所述对称AlGaN量子阱层为两个周期，每个周期内的AlGaN层具有不同组分。

3.根据权利要求2所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED，其特征在于：对称AlGaN量子阱层每个周期内的AlGaN量子阱厚度分别为3nm/7nm，Al组分分别为0.45/0.55。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED，其特征在于：所述非对称AlGaN量子阱层有7层，每一层与其相邻的层组分及厚度均不同。

5.根据权利要求4所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED，其特征在于：所述非对称AlGaN量子阱层中每个AlGaN量子阱的厚度分别为3nm/9nm/1nm/8nm/2nm/9nm/1nm，Al组分分别为0.45/0.55/0.35/0.55/0.35/0.45/0.3。

6. 根据权利要求5所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED，其特征在于：所述n-AlGaN层厚度为2um，Al组分为0.55，n-AlGaN层的掺杂浓度为1*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3；所述p-AlGaN层的掺杂浓度为1*10¹⁷-1*10¹⁸ cm^-3，厚度为50nm，Al组分为0.55；所述p-GaN层的掺杂浓度为5*10¹⁷-1*10¹⁹ cm^-3，厚度为100nm。

7. 根据权利要求6所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED，其特征在于：n-AlGaN层使用Si掺杂，载流子浓度为1*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3； p-AlGaN层使用Mg掺杂，载流子浓度为1*10¹⁷-1*10¹⁸ cm^-3；p-GaN层使用Mg掺杂，载流子浓度为5*10¹⁷-1*10¹⁹ cm^-3。

8.权利要求1-7中任一项所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED的制备方法，其步骤包括：

（1）MOCVD法在衬底表面沉积n-AlGaN层；

（2）MBE法在n-AlGaN层上面外延对称AlGaN量子阱层、非对称AlGaN量子阱层、p-AlGaN层和p-GaN层；

（3）利用光刻胶做掩膜，使用ICP法刻蚀掉一部分结构用于台面隔离，刻蚀到n-AlGaN层，露出一端的n-AlGaN层；

（4）用电子束蒸镀的方法在n-AlGaN层上蒸镀n型电极，在p-GaN层上蒸镀p型电极。

9.根据权利要求8所述的基于非对称量子阱结构的UV-LED的制备方法，其特征在于：步骤（1）中生长n-AlGaN层的方法：三甲基镓、三甲基铝和NH₃分别作为Ga源、Al源和N源，载气为H₂或者N₂，生长温度为1000-1100 ℃，掺杂源为甲烷，载流子浓度为1*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3；

步骤（2）中对称AlGaN量子阱层、非对称AlGaN量子阱层、p-AlGaN层和p-GaN层的生长方法：利用MBE外延结构，金属Ga、Al作为金属源，N plasma提供N源，金属Mg提供掺杂源，生长温度为900℃，p-AlGaN的掺杂源为Mg，载流子浓度为1*10¹⁷-1*10¹⁸ cm^-3，p-GaN的掺杂源为Mg，载流子浓度为5*10¹⁸-1*10¹⁹ cm^-3；

步骤（4）中用电子束蒸镀的方法在n-AlGaN层顶表面两端制作Ti/Al/Ni/Au多层金属作为n型电极，然后在快速热退火炉中热退火，最后在p-GaN顶表面制作Ni/Au的p型电极。