[发明专利]一种紫外LED外延结构及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及LED半导体技术领域，具体涉及一种紫外LED外延结构及其制备方法和应用。紫外LED外延结构包括由下向上设置的衬底、缓冲层、非故意掺杂层、N型层、量子阱发光层、P型电子阻挡层、P型AlGaN层；所述量子阱发光层为具有多个周期的Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN超晶格结构，所述Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN超晶格结构包括Al_xGa_1‑xN势垒层和Al_yGa_1‑yN势阱层；所述Al_yGa_1‑yN势阱层由第一阱层Al_yaGa_1‑yaN、第二阱层Al_ybGa_1‑ybN和第三阱层Al_ycGa_1‑ycN组成，其中yb＞ya＞yc。本发明的紫外LED外延结构能够提升内量子效率和发光效率。

技术领域

本发明涉及LED半导体技术领域，具体涉及一种紫外LED外延结构及其制备方法和应用。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。其中紫外LED作为一种新型的紫外光源，具有能耗低、体积小、集成性好、寿命长、环保等优点。在多种紫外LED中，Ⅲ族氮化物基紫外LED由于具有无毒、不产生臭氧、开关速度快、光谱窄等优异性能，使其在卫生消毒、UV固化、光刻、防伪检测、医疗诊断和水净化等领域具有广阔的应用前景。

但目前Ⅲ族氮化物基紫外LED的研究尚存在一些技术瓶颈，如电子和空穴在MQW区域分布不均、电子和空穴的复合几率低等问题导致的发光功率不足以及内量子效率低，从而造成器件的发光效率很低，影响了其大规模的商业化实现。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种紫外LED外延结构及其制备方法和应用，使制备的紫外LED能够有效提升电子和空穴在MQW区域分布的均衡性，提高电子和空穴的复合几率，显著提升内量子效率，进而提高紫外LED的发光效率。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种紫外LED外延结构，包括由下向上设置的衬底、缓冲层、非故意掺杂层、N型层、量子阱发光层、P型电子阻挡层、P型AlGaN层；所述量子阱发光层为具有多个周期的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格结构，所述Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格结构包括Al_xGa_1-xN势垒层和Al_yGa_1-yN势阱层；所述Al_yGa_1-yN势阱层由第一阱层Al_yaGa_1-yaN、第二阱层Al_ybGa_1-ybN和第三阱层Al_ycGa_1-ycN组成，其中yb＞ya＞yc。

进一步的，在上述紫外LED外延结构中，Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格结构的周期数为5～10。

进一步的，在上述紫外LED外延结构中，0.1≤x≤0.5，0＜y≤0.4。

进一步的，在上述紫外LED外延结构中，所述衬底包括但不限于蓝宝石、蓝宝石AlN薄膜、硅以及碳化硅。