[发明专利]一种紫外发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外发光二极管及其制备方法，涉及半导体技术领域，该紫外发光二极管包括层叠设置于所述缓冲层上的多孔AlGaN层、第一AlGaN渐变层与第二AlGaN渐变层，所述多孔AlGaN层上设有应力释放孔，所述第一AlGaN渐变层为Al组分递减、Si掺杂浓度递增的渐变AlGaN材料，且填充所述多孔AlGaN层的所述应力释放孔，所述第二AlGaN渐变层为Al组分递增、Si掺杂浓度递减的渐变AlGaN材料，所述N电极层叠设于所述第一AlGaN渐变层远离所述多孔AlGaN层的一侧表面。本发明旨在提升N型半导体层的掺杂效率以及载流子浓度，以提升紫外发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种紫外发光二极管及其制备方法。

背景技术

基于III族氮化物半导体材料的紫外发光二极管具有小巧便携、易于集成、无汞环保、低功耗、切换迅速等一系列优异的特性，发光波长覆盖长波紫外线（UVA，315-400nm）、中波紫外线（UVB，280-315nm）至短波紫外线（UVC，210-280nm）波段，在杀菌消毒、医疗卫生、工业催化、光固化、非视距通信和生化检测等领域有广泛的应用需求，被视为替代汞灯等传统紫外光源的理想选择。

然而，高质量、高载流子浓度的紫外发光二极管的n型和p型材料难以获取。这是因为相较于GaN材料，高Al组分AlGaN材料的 n型和p型掺杂效率要低得多，且随着Al组分的增加，AlGaN材料的禁带宽度增大，施主和受主能级逐渐加深，激活能持续增加，掺杂剂激活效率降低。而且，AlGaN材料中的自由载流子浓度和电导率低，后续欧姆接触的制备变得困难，紫外LED的开启电压因而变得更大，WPE降低，从而使得发光效率不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种紫外发光二极管及其制备方法，以解决现有技术中紫外发光二极管发光效率不足的技术问题。

本发明的第一方面在于提供一种紫外发光二极管，包括从下至上依次层叠设置的衬底、缓冲层、N型半导体层、有源区发光层、电子阻挡层、P型半导体层、欧姆接触层、N电极与P电极：

所述N型半导体层包括依次层叠设置于所述缓冲层上的多孔AlGaN层、第一AlGaN渐变层与第二AlGaN渐变层，所述多孔AlGaN层上设有应力释放孔，所述第一AlGaN渐变层为Al组分递减、Si掺杂浓度递增的渐变AlGaN材料，且填充所述多孔AlGaN层的所述应力释放孔，所述第二AlGaN渐变层为Al组分递增、Si掺杂浓度递减的渐变AlGaN材料，所述N电极层叠设于所述第一AlGaN渐变层远离所述多孔AlGaN层的一侧表面。

根据上述技术方案的一方面，所述应力释放孔贯穿所述多孔AlGaN层设置。

根据上述技术方案的一方面，所述应力释放孔呈V型结构，且孔径沿所述第一AlGaN渐变层至所述缓冲层的方向依次递减。

根据上述技术方案的一方面，所述应力释放孔具有多个，且每个所述应力释放孔的大小一致，多个所述应力释放孔在所述多孔AlGaN层中排布均匀。

根据上述技术方案的一方面，所述应力释放孔在所述多孔AlGaN层中的密度为1×10⁷-1×10¹⁰/cm²。

根据上述技术方案的一方面，所述多孔AlGaN层为低掺Si元素的Al_xGa_(1-x)N单层或多层结构，其中，0≤x≤1，所述多孔AlGaN层的厚度为0.01μm-5μm，Si浓度为1×10⁸/cm³-1×10¹⁸/cm³。