[发明专利]具有n-AlGaN层纳米多孔结构深紫外LED器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种具有n‑AlGaN层纳米多孔结构深紫外LED器件及其制作方法，包括蓝宝石衬底、AlN层、n‑AlGaN层、多量子阱层、p‑AlGaN层、p‑GaN层、p电极及n电极；n‑AlGaN层及AlN层自上到下依次设置于蓝宝石衬底上，n电极及多量子阱层设置于n‑AlGaN层上，p电极10、p‑GaN层、p‑AlGaN层及多量子阱层自上到下依次设置于n‑AlGaN层上；n‑AlGaN层内设置有纳米多孔结构，其中，所述纳米多孔结构位于n电极及多量子阱层的正下方，该LED器件及其制作方法能够有效实现光提取效率的增强。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种具有n-AlGaN层纳米多孔结构深紫外LED器件及其制作方法。

背景技术

随着科技的不断发展，紫外光的作用逐渐被人们重视起来。紫外光的应用领域包括：水净化、空气净化、杀菌消毒等，涉及食品安全、医疗、国防等各个领域。

然而经过多年的研究，目前深紫外LED的研究仍然存在问题：迄今为止的深紫外LED都没有取得较大的外量子效率，原因主要是光提取效率低下，主要包括p接触层对紫外光的吸收，多层结构中深紫外光的全内反射(TIR)损失，以及深紫外LED独特的光学偏振特性，更多的光是TM模式，而相较于TE模式而言，TM模式的光提取效率是要远远低于TE模式的。尤其是对于Al组分较高的深紫外LED而言，TM模式影响光提取效率的因素也更大。因此，光提取效率对有源区出射光主要是TM模式偏振的深紫外LED器件而言是一个严峻的问题，要实现高效率的深紫外LED，要么将深紫外LED器件出光的偏振度增大使TE分量增多，要么就需要找到大角度横向出光的方法。

为了提高LED的光提取效率，一些研究者通过将光子晶体与LED器件相结合的方式，或是通过对LED进行粗化等方式从而提高LED的光提取效率。但是这些关于提取光提取效率的方式大多数都是研究了对光提取效率整体的增强，并没有明确区分TE和TM不同模式对光提取效率的影响，对光提取效率的增强有限。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有n-AlGaN层纳米多孔结构深紫外LED器件及其制作方法，该LED器件及其制作方法能够有效实现对TM模式光的增强，进而对整体的光提取效率达到增强效果。

为达到上述目的，本发明所述的具有n-AlGaN层纳米多孔结构深紫外LED器件包括蓝宝石衬底、AlN层、n-AlGaN层、多量子阱层、p-AlGaN层、p-GaN层、p电极及n电极；

n-AlGaN层及AlN层自上到下依次设置于蓝宝石衬底上，n电极及多量子阱层设置于n-AlGaN层上，p电极10、p-GaN层、p-AlGaN层及多量子阱层自上到下依次设置于n-AlGaN层上；

n-AlGaN层内设置有纳米多孔结构，其中，所述纳米多孔结构位于n电极及多量子阱层的正下方。

n-AlGaN层的上表面为台阶形结构。

多量子阱层位于上台阶面上，n电极位于下台阶面上，且n电极与所述纳米多孔结构相接触。

一种具有n-AlGaN层纳米多孔结构深紫外LED器件的制备方法包括以下步骤：

1)在蓝宝石衬底上生长AlGaN/GaN基的UV-LED外延层，UV-LED外延层包括AlN层、n-AlGaN层、多量子阱层、p-AlGaN层及p-GaN层，得样品；

2)对样品进在氮气环境中进行退火，以激活p型导电率；

3)在UV-LED外延层表面打出具有预设间距且依次排布的孔洞；

4)采用选择性电化学刻蚀工艺制备纳米多孔结构；

5)通过光刻定义芯片的台面刻蚀范围，再制备得到芯片的台面；

6)制备p电极及n电极。