[发明专利]一种图形化深紫外LED外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种图形化深紫外LED外延结构，其特征在于，结构上从下到上依次包括：平片衬底(1)、六方氮化硼成核层(2)、AlN低温层(4)、AlN高温层(5)、n型AlGaN层(6)、Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源层(7)、Mg掺杂的p型AlGaN阻挡层(8)、Mg掺杂的p型AlGaN层(9)、Mg掺杂的p型GaN层(10)，所述六方氮化硼成核层(2)上的表面开设有多个贯穿该层的微孔，多个所述的微孔呈图形化周期排列且微孔内沉积的介质材料形成介质层(3)，所述介质层(3)的底部与平片衬底(1)连接，所述六方氮化硼成核层(2)的厚度不大于介质层(3)的厚度，所述AlN低温层(4)与六方氮化硼成核层(2)的连接面上介质层(3)所在的位置处呈开口向下的内凹状。

2.根据权利要求1所述的图形化深紫外LED外延结构，其特征在于，所述平片衬底(1)的材质为蓝宝石、硅或者碳化硅中的一种。

3.根据权利要求1所述的图形化深紫外LED外延结构，其特征在于，所述介质层(3)的材质为SiO₂、Si₃N₄或Si_xN中的一种，其中0＜x＜1。

4.根据权利要求1所述的图形化深紫外LED外延结构，其特征在于，所述六方氮化硼成核层(2)的厚度为1-99nm，所述介质层(3)的厚度为1-100nm，所述六方氮化硼成核层(2)与介质层(3)的厚度差为1-20nm。

5.根据权利要求1所述的图形化深紫外LED外延结构，其特征在于，所述微孔呈圆柱形，底部直径为1-500nm，相邻微孔之间的距离相同且为1-500nm。

6.根据权利要求1所述的图形化深紫外LED外延结构，其特征在于，所述Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源层(6)由Al_xGa_1-xN量子阱层和Al_yGa_1-yN量子垒层交替生长而成，发光波长范围为260-280nm，一个Al_xGa_1-xN量子阱层的厚度为1-10nm，一个Al_yGa_1-yN量子垒层的厚度为5-20nm，35％x55％、35％y55％，xy；一个量子垒层和一个量子阱层为一个生长周期，周期数为2-10。

7.一种权利要求1-6任意一项所述图形化深紫外LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、使用等离子体增强化学的气相沉积法即PECVD，在平片衬底(1)上沉积表面开设有若干微孔的六方氮化硼成核层(2)，所述微孔呈图形化周期排列，在所述微孔内沉积厚度不小于六方氮化硼成核层(2)厚度的介质材料，制得介质层(3)；

S2、置于金属有机物化学气相淀积设备即MOCVD设备中，在六方氮化硼成核层(2)和介质层(3)上生长AlN低温层(4)，所述AlN模板低温层(4)与六方氮化硼成核层(2)相连接，所述AlN低温层(4)与介质层(3)的连接位置处呈开口向下的内凹状；

S3、在AlN模板层(4)上依次生长AlN高温层(5)、n型AlGaN层(6)、Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱有源层(7)、Mg掺杂的p型AlGaN阻挡层(8)、Mg掺杂的p型AlGaN层(9)和Mg掺杂的p型GaN层(10)，纯氮气氛围进行退火处理，即制得图形化深紫外LED外延结构。

8.根据权利要求7所述的图形化深紫外LED外延结构的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述微孔的制备步骤为：在平片衬底(1)上沉积六方氮化硼，然后通过光刻技术在沉积的六方氮化硼上刻画出图形化周期排列的微孔阵列。