深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外LED与流程

本发明涉及光电，尤其涉及一种深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外led。

背景技术：

1、紫外线是电磁波频谱中波长为400nm到10nm辐射波长区间的总称，位于可见光区间之外，无法引起人们的视觉反应。uv-a波段的紫外线几乎不被臭氧层所吸收，可以促进人体维生素d的合成，并被广泛应用在紫外固化和防伪检测等领域；uv-b波段的紫外线90％会被臭氧层所吸收，在医疗诊断和生物化学传感等方面有着潜在的应用价值；uv-c波段的紫外线经过地球同温层时完全被臭氧层所吸收，使得该波段紫外福射近似为零，形成紫外福射的日盲区。该波段由于波长短，可应用于杀菌消毒和保密通讯等领域。正是由于紫外线具有如此多重要的应用价值，研制高效稳定的紫外光源一直都是国际上研究开发的热点。

2、通常深紫外p型algan层通过提高mg掺杂的浓度来提高p型gan层空穴浓度，但是随着al含量的增加，导致mg掺杂的电离能增加，高掺杂浓p型algan薄膜材料制备困难，其mg掺杂的电离能高达600mev，这也使得p型电极制备面临巨大的挑战。现有技术中，深紫外p型algan层有以下缺陷：第一，p型algan层的mg掺杂浓度较高，并且深紫外发光二极管所发深紫外光波长较短，致使p型algan层吸光严重；第二，深紫外p型algan的al组分浓度较高导致p型掺杂电离能增加，降低p型algan层空穴浓度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种深紫外发光二极管外延片，其能够提高p型algan层活化mg浓度，降低p型algan层吸光，提高深紫外发光二极管的光电转化效率。

2、本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种深紫外发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得上述性能良好的深紫外发光二极管外延片。

3、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种深紫外发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型albn层和p型接触层；

4、所述p型albn层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的mgn层/alxb1-xn层超晶格层和mg掺杂的alxb1-xn层，其中，x取值范围为0.1-0.5。

5、在一种实施方式中，所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层为交替层叠的mgn层和alxb1-xn层，交替层叠周期为3-10。

6、在一种实施方式中，所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层的总厚度为5nm-10nm；

7、所述mg掺杂的alxb1-xn层的厚度为10nm-50nm。

8、在一种实施方式中，所述mg掺杂的alxb1-xn层的mg掺杂浓度为5*1019atoms/cm3-5*1020atoms/cm3。

9、在一种实施方式中，所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层中，所述mgn层与所述alxb1-xn层的厚度比为1：(1-5)。

10、为解决上述问题，本发明还提供了一种深紫外发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：

11、准备衬底；

12、在所述衬底上依次沉积缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型albn层和p型接触层；

13、所述p型albn层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的mgn层/alxb1-xn层超晶格层和mg掺杂的alxb1-xn层，其中，x取值范围为0.1-0.5。

14、在一种实施方式中，在所述电子阻挡层上沉积所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层包括以下步骤：

15、将反应室温度控制在1000℃-1100℃，压力控制在50torr-300torr，通入n2、h2和nh3作载气，先通入n源和mg源完成mgn层的沉积，在通过b源、n源和al源完成alxb1-xn层沉积，所述mgn层和alxb1-xn层交替沉积3-10个周期。

16、在一种实施方式中，在所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层上沉积所述mg掺杂的alxb1-xn层包括以下步骤：

17、将反应室温度控制在1000℃-1100℃，压力控制在50torr-300torr，通入n2、h2和nh3作载气，通入b源、n源、mg源和al源完成沉积。

18、在一种实施方式中，所述载气中，n2：h2：nh3的气体通入比例为1：(1-15)：(1-10)。

19、相应地，本发明还提供一种深紫外led，所述深紫外led包括上文所述的深紫外发光二极管外延片。

20、实施本发明，具有如下有益效果：

21、本发明的p型albn层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的mgn层/alxb1-xn层超晶格层和mg掺杂的alxb1-xn层。深紫外发光二极管发出的深紫外光波长较短，能量较高，所以降低mg掺杂可以有效减少p层吸光，并且al组分浓度升高会提高mg电离能，降低了空穴浓度。mgn层/alxb1-xn层超晶格层形成隧穿结构，mgn层的mg活化率较高，可以有效降低mgn层/alxb1-xn层超晶格层的mg掺杂浓度，同时alxb1-xn层的禁带宽度较宽，不会对深紫外光进行吸收。mg掺杂的alxb1-xn层则可以提供足够空穴，因al组分浓度较低对mg的离化能影响较小，所以活化mg浓度较高。最终实现了提高p型algan层活化mg浓度，降低p型algan层吸光，提高深紫外发光二极管的光电转化效率。

技术特征：

1.一种深紫外发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型albn层和p型接触层；

2.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层为交替层叠的mgn层和alxb1-xn层，交替层叠周期为3-10。

3.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层的总厚度为5nm-10nm；

4.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述mg掺杂的alxb1-xn层的mg掺杂浓度为5*1019atoms/cm3-5*1020atoms/cm3。

5.如权利要求2所述的深紫外发光二极管外延片，其特征在于，所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层中，所述mgn层与所述alxb1-xn层的厚度比为1：(1-5)。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，在所述电子阻挡层上沉积所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层包括以下步骤：

8.如权利要求6所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，在所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层上沉积所述mg掺杂的alxb1-xn层包括以下步骤：

9.如权利要求7或8所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述载气中，n2：h2：nh3的气体通入比例为1：(1-15)：(1-10)。

10.一种深紫外led，其特征在于，所述深紫外led包括如权利要求1-5中任一项所述的深紫外发光二极管外延片。

技术总结
本发明公开了一种深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外LED，所述深紫外发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlBN层和P型接触层；所述P型AlBN层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的MgN层/Al<subgt;x</subgt;B<subgt;1‑x</subgt;N层超晶格层和Mg掺杂的Al<subgt;x</subgt;B<subgt;1‑x</subgt;N层，其中，x取值范围为0.1‑0.5。本发明提供的深紫外发光二极管外延片能够提高P型AlGaN层活化Mg浓度，降低P型AlGaN层吸光，提高深紫外发光二极管的光电转化效率。

技术研发人员：程龙,郑文杰,高虹,刘春杨,胡加辉,金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12