[发明专利]一种半导体紫光紫外发光二极管

权利要求书

1.一种半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底、n型半导体、超晶格层、量子阱层、电子阻挡层和p型半导体，所述超晶格层与量子阱层之间设置有电子匹配层，所述量子阱层与电子阻挡层之间设置有空穴匹配层，所述超晶格层、电子匹配层、量子阱层和空穴匹配层组成电子空穴匹配控制层，所述电子空穴匹配控制层具有Si掺杂浓度变化趋势和Mg掺杂浓度变化趋势，所述超晶格层具有Al组分梯度和厚度梯度。

2.根据权利要求1所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述电子空穴匹配控制层中Si掺杂浓度变化趋势为：自电子匹配层向超晶格层方向下降，Si掺杂下降角度为α：30≤α≤70，再由超晶格层向n型半导体方向上升，Si掺杂上升角度为β：40≤β≤80，以及自电子匹配层向量子阱层方向下降，Si掺杂下降角度为γ：40≤γ≤80。

3.根据权利要求2所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述电子匹配层具有Si掺杂浓度峰，所述Si掺杂浓度峰的峰值位置的Si掺杂浓度为5E17cm^-3至5E18 cm^-3。

4.根据权利要求2所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述超晶格层具有Si掺杂浓度谷，所述Si掺杂浓度谷的谷值位置的Si掺杂浓度为1E16cm^-3至1E17 cm^-3。

5.根据权利要求1所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述电子空穴匹配控制层中Mg掺杂浓度变化趋势为：自空穴匹配层向量子阱层方向下降，Mg掺杂浓度下降角度为θ：45≤θ≤90。

6.根据权利要求5所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述空穴匹配层具有Mg掺杂浓度峰，所述Mg掺杂浓度峰的峰值位置的Mg掺杂浓度为8E18cm^-3至8E19 cm^-3。

7.根据权利要求1所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述超晶格层为GaN/Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN组成的周期性结构，周期为p：10≤p≤30；

所述超晶格层具有Al组分梯度：0.3≤x＜0.6＜y≤1；

所述超晶格层具有厚度梯度：GaN厚度为m，Al_xGa_1-xN为n，Al_yGa_1-yN厚度为k，5埃米≤k≤20埃米≤n≤40埃米≤m≤80埃米。

8.根据权利要求1所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述量子阱层为由阱层和垒层组成的周期结构，量子阱层周期为q：5≤q≤15；

所述阱层为InGaN、AlInGaN、AlInN的任意一种或任意组合，所述阱层厚度为25埃米至40埃米；

所述垒层为GaN、AlInGaN、AlGaN、AlN的任意一种或任意组合，厚度为80埃米至120埃米；

所述阱层的禁带宽度为3.0eV至3.5eV，所述量子阱层发出波长为200nm至420nm的紫外光。

9.根据权利要求1所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述n型半导体、电子阻挡层、p型半导体包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN、SiC、Ga₂O₃、BN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP的任意一种或任意组合。

10.根据权利要求1所述的半导体紫光紫外发光二极管，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO₂复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiN_x、镁铝尖晶石MgAl₂O₄、MgO、ZnO、ZrB₂、LiAlO₂和LiGaO₂复合衬底的任意一种。