[发明专利]一种深紫外发光二极管及其外延生长方法

说明书

本发明公开了一种深紫外发光二极管及其外延生长方法，包括由下至上设置的衬底、本征层、电子注入层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层以及P型接触层，其中，深紫外发光二极管还包括漏电改善层，漏电改善层设置于电子注入层与电流扩展层之间，和/或者设置于所述量子阱有源层与所述电子阻挡层之间，所述漏电改善层为非故意掺杂层；上述漏电改善层不仅可以减少电子注入层向量子阱有源层穿透的位错密度，且能够阻挡电子注入层中的硅元素向量子阱有源层的内部扩散，或者能够阻挡空穴注入层中的镁元素向量子阱有源层的内部扩散，最终减小了深紫外发光二极管的反向漏电流。

技术领域

本发明涉及半导体光电领域，尤其涉及一种深紫外发光二极管及其外延生长方法。

背景技术

目前在紫外线中，波长在200纳米至350纳米的光线被称为深紫外线。而深紫外发光二极管因其高效、环保、节能、可靠等优势，在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大的应用价值，这些优势是普通的紫外发光二极管所无法比拟的。

然而，深紫外发光二极管中通常有较大的漏电流，且芯片尺寸越大，漏电流越大，这主要是几个方面的原因共同造成的。首先，深紫外发光二极管的外延结构中使用了含铝组分较高的氮化铝镓材料，高铝组分的氮化铝镓材料异质外延在蓝宝石衬底上，其中会有大量位错穿透至量子阱有源区，导致漏电。其次，由于深紫外发光二极管中电子比空穴传输能力强，电子通常会越过电子阻挡层，形成电子溢流，从而引起漏电。最后，深紫外发光二极管的外延结构通常生长温度较高，从而导致来源于N型注入层的硅元素和来源于P型注入层的镁元素会扩散至量子阱有源区中，从而引起漏电。

因此，亟需一种深紫外发光二极管及其外延生长方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种深紫外发光二极管及其外延生长方法，用于改善现有技术中深紫外发光二极管的外延结构具有较大的漏电流的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括衬底、设置于衬底上的本征层、设置于本征层上的电子注入层、设置于电子注入层上的电流扩展层、设置于电流扩展层上的量子阱有源层、设置于量子阱有源层上的电子阻挡层、设置于电子阻挡层上的空穴注入层以及设置于空穴注入层上的P型接触层；

其中，深紫外发光二极管还包括漏电改善层，漏电改善层设置于电子注入层与电流扩展层之间和/或者设置于量子阱有源层与电子阻挡层之间；漏电改善层为非故意掺杂层。

在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，漏电改善层包括第一改善层，第一改善层设置于电子注入层与电流扩展层之间；

其中，第一改善层是由多个第一子层和多个第二子层交替形成的第一超晶格结构，第一子层采用氮化铝作为生长材料，第二子层采用氮化镓作为生长材料。

在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，深紫外发光二极管还包括N型电极和P型电极；

其中，第一改善层与电流扩展层之间形成台阶状结构，且第一改善层的面积大于电流扩展层的面积，P型电极设置于P型接触层上，N型电极设置于第一改善层的台阶结构处。

在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，在第一超晶格结构中，第一子层的厚度范围在0.1nm至5nm之间，第二子层的厚度范围在0.2nm至6nm之间；第一超晶格结构的超晶格周期的范围在2至20之间。

在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，第一子层的生长温度与第二子层的生长温度的差值范围在20℃至100℃之间；第一子层与第二子层的中间变温时间的范围在20s至200s之间。

在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，漏电改善层还包括第二改善层，第二改善层设置于量子阱有源层与电子阻挡层之间；