[发明专利]一种UVB芯片的外延结构及其应用

说明书

本发明涉及紫外发光器件技术领域，尤其涉及一种UVB芯片的外延结构及其应用。本发明所述的外延结构创新性地引入电子缓存层使得电子在进入量子阱和空穴复合发光之前有一个缓存区，所述缓存区因为Al组分较低的AlInGaN层和Al组分较高的AlInGaN层交替生长，形成超晶格结构。电子能在Al组分较低的AlInGaN很好地缓存以及面内均匀扩展，同时Al组分较高的AlInGaN层能够一定程度上限制电子大量拥挤进入量子阱区域，使得电子和空穴持续有效且面内均匀复合，提高了器件的发光效率和寿命。

技术领域

本发明涉及紫外发光器件技术领域，尤其涉及一种UVB芯片的外延结构及其应用。

背景技术

由于缺钙可以引起人体八大系统的一百多种疾病，其中骨质疏松最多。目前，如何补钙成了一项关乎人类健康的重要事情。通常情况下，人体皮肤组织细胞中的7-脱氢胆固醇经UVB紫外线（波长：280~320nm）照射，经过肝脏中的25-羟化酶催化作用生成25-羟基维生素D3，再经过过肾皮质中的1ɑ-羟化酶作用转变为1,25-二羟基维生素D3（活性形式），经血液转或淋巴液运到小肠和骨等靶器官中发挥作用。1,25-二羟基维生素D3具有调节钙磷代谢、骨转换和维持细胞内外钙浓度的作用。补钙的过程中，UVB紫外线起到了至关重要的作用。通常情况下，人们完全可以通过太阳照射获得UVB紫外线。不过，因为现在生活节奏太快，大部分人由于缺少室外活动而导致缺少太阳照射，进而导致缺钙。

同时，UVB紫外线在治疗皮肤炎方面也疗效显著，如过敏性皮炎以及湿疹在UVB紫外线的照射下能快速恢复，另外，UVB紫外线照射能够治疗白癜风，且是目前唯一有效的治疗方式。因此，人造UVB紫外线照射能够治疗白癜风，且是目前唯一有效的治疗方式。因此，人造UVB紫外线成了未来健康领域的重要一环，而人造紫外发光二极管芯片（UVB芯片）的研发和生产最近成了半导体领域的热门。与汞灯紫外光源相比，基于氮化铝镓（AlInGaN）材料的深紫外发光二极管具有坚固、节能、寿命长和无汞环保等优点。

目前，UVB芯片主要采用AlInGaN作为主要生长材料，利用CVD外延生长方法生长出所需要的发光结构。最基本的结构包含AlInGaN缓冲层、AlInGaN非掺层、N型AlInGaN层、AlInGaN量子阱层、AlInGaN电子阻挡层以及P型AlInGaN层。而目前UVB芯片的发光效率低，发光强度衰减很快，UVB的寿命很短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种UVB芯片的外延结构及其应用，所述UVB芯片的外延结构能够提高UVB芯片的发光效率和使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种UVB芯片的外延结构，包括由下到上依次层叠设置的衬底、AlInGaN基础层、非掺杂AlInGaN层、N型AlInGaN层、AlInGaN电子缓冲层、AlInGaN量子发光层、AlInGaN电子阻挡层、P型AlInGaN传输层和P型接触层；

所述AlInGaN电子缓冲层为AlInGaN超晶格层，所述AlInGaN超晶格层包括由下到上依次交替层叠设置的Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3N层和Al_x4In_y4Ga_1-x4-y4N层；

所述AlInGaN量子发光层包括由下到上依次交替层叠设置的Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N量子垒层和Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N量子阱层；

其中，x3≥x1≥x2≥x4；y1、y2、y3和y4独立的≤0.1。

优选的，所述x1的取值范围为：x1≥0.3；

所述x2的取值范围为：0.1≤x2≤0.3。