[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

本发明提供了一种深紫外发光二极管及其外延生长方法，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、第一电子阻挡层、电子蓄积层、量子阱有源层、第二电子阻挡层、空穴注入层以及欧姆接触层，其中，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度；本发明通过在第一电子阻挡层与量子阱有源层之间设置一层特殊材料的电子蓄积层，提高了第一电子阻挡层的等效势垒高度，进而对深紫外发光二极管的电子溢流效应起到很好的限制，同时能够提高注入到量子阱有源层中的电子浓度，最终提高深紫外发光二极管的发光效率。

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。

在深紫外发光二极管中，由于电子输运能力远远大于空穴输运能力，来源于N型掺杂的氮化铝镓材料构成的电子注入层的电子，往往会跨越多量子阱有源层输运至P型半导体区域，造成电子溢流，进而导致辐射复合效率降低。现有的深紫外发光二极管的结构设计中，通常会在多量子阱有源层远离衬底的一侧设置含铝组分比较高的氮化铝镓结构的电子阻挡层结构，以抑制电子溢流。然而，过强的电子阻挡会造成载流子辐射复合几率降低。

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的发光效率较低的技术问题。

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，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、第一电子阻挡层、电子蓄积层、量子阱有源层、第二电子阻挡层、空穴注入层以及欧姆接触层；

其中，电子蓄积层至少包括一层N型掺杂的氮化铝镓材料，电子蓄积层的掺杂浓度高于量子阱有源层中势垒的掺杂浓度。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层为氮化铝镓材料形成的单层结构，电子蓄积层中铝组分含量范围在40％至90％之间，电子蓄积层的厚度范围在0.1nm至500nm之间。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层的掺杂浓度由电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面向电子蓄积层中远离衬底的一侧表面保持不变，量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为a，电子蓄积层的掺杂浓度为b；

其中，a和b之间的关系满足1E17 cm^-3≤1.2a≤b≤3a≤1E20 cm^-3。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层的掺杂浓度由电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面向电子蓄积层中远离衬底的一侧表面线性上升，量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为c，电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面的掺杂浓度为d，电子蓄积层中远离衬底的一侧表面的掺杂浓度为e；

其中，c、d和e之间的关系满足c≤d≤1.2c≤e≤3c且1E17 cm^-3≤c、d、e≤1E20 cm^-3。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管中，电子蓄积层的掺杂浓度由电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面向电子蓄积层中远离衬底的一侧表面线性下降，量子阱有源层中势垒的掺杂浓度为m，电子蓄积层中靠近衬底的一侧表面的掺杂浓度为n，电子蓄积层中远离衬底的一侧表面的掺杂浓度为k；

其中，m、n和k之间的关系满足m≤k≤1.2m≤n≤3m且1E17 cm^-3≤m、n、k≤1E20 cm^-3。