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、近年来，采用基材料制作的发光二极管(led)、激光器(ld)等光电器件，在学术界和企业界引起了广泛的关注和兴趣。gan材料领域的进步促进了高亮度led的商业化应用，并且人们也意识到了可以使用材料制作寿命超过的10000h的激光器。目前，生长高al组分的薄膜的一个挑战是获得低位错密度、高晶体质量的材料。在algan生长过程中，al原子与表面的黏附系数远大于ga原子，故其在表面的移动性就比较差，生长中很难到达最合适的格点位置，而是就近成核生长，因此在成核层生长时会形成高密度的小岛，导致后续成核小岛合并产生大量的位错，使得algan外延层晶体质量下降，甚至导致algan外延层薄膜龟裂。

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n型半导体层晶体质量，释放n型半导体层应力，降低外延层缺陷密度，提升紫外深紫外发光二极管的发光效率。

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，能够稳定制得发光效率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，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂algan层、复合n型半导体层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；

4、所述复合n型半导体层包括至少一个复合层，所述复合层包括依次层叠的n型algan层、bn层、sin层。

5、在一种实施方式中，所述n型algan层的si掺杂浓度呈梯形变化，si掺杂浓度沿生长方向先升高，后维持恒定不变，再下降。

6、在一种实施方式中，所述n型algan层的si掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～1×1021atoms/cm3；

7、所述n型algan层的al组分为0.01～0.8。

8、在一种实施方式中，所述第n型algan层的厚度为50nm～500nm；

9、所述bn层的厚度为1nm～10nm；

10、所述sin层的厚度为1nm～10nm。

11、在一种实施方式中，所述复合n型半导体层包括1～50个复合层。

12、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：

13、s1、准备衬底；

14、s2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、非掺杂algan层、复合n型半导体层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；

15、所述复合n型半导体层包括至少一个复合层，所述复合层包括依次层叠的n型algan层、bn层、sin层。

16、在一种实施方式中，所述n型algan层采用下述方法制得：

17、将反应室的温度控制在1000℃～1300℃，压力控制在50torr～500torr，通入n2、h2和nh3，n2、h2和nh3的通入比例为1：(1～10)：(1～10)，通入n源、ga源、al源、si源，生长所述n型algan层。

18、在一种实施方式中，所述bn层采用下述方法制得：

19、将反应室的温度控制在1000℃～1300℃，压力控制在50torr～500torr，通入n2、h2和nh3，n2、h2和nh3的通入比例为1：(1～10)：(1～10)，通入n源、b源，生长所述bn层。

20、在一种实施方式中，所述sin层采用下述方法制得：

21、将反应室的温度控制在1000℃～1300℃，压力控制在50torr～500torr，通入n2、h2和nh3，n2、h2和nh3的通入比例为1：(1～10)：(1～10)，通入n源、si源，生长所述sin层。

22、相应地，本发明还提供了一种深紫外led，所述深紫外led包括上述的深紫外发光二极管外延片。

23、实施本发明，具有如下有益效果：

24、本发明提供的深紫外发光二极管外延片，其具有特定结构的复合n型半导体层，所述复合n型半导体层包括至少一个复合层，所述复合层包括依次层叠的n型algan层、bn层、sin层。

25、首先，所述n型algan层通过足够的si掺杂浓度为紫外led发光提供充足电子与空穴发生复合，提高发光二极管载流子的复合效率。并且，通过足够的si掺杂可以有效的降低n型algan层的电阻率，降低发光二极管的工作电压。其次，在所述n型algan层上沉积bn层，通过bn层引入张应力，平衡累积的压应力，提高n型algan层的晶体质量。再次，在bn层后沉积sin层，降低复合n型半导体层的缺陷密度，减少缺陷产生的非辐射复合。最后，所述复合n型半导体层包括至少一个复合层，采用多周期交叠结构能够通过多次的引入张应力及降低缺陷密度，大大提高了复合n型半导体层的晶体质量，提高了发光二极管的发光效率。

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，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂algan层、复合n型半导体层、有源层、电子阻挡层、p型algan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n型algan层的si掺杂浓度呈梯形变化，si掺杂浓度沿生长方向先升高，后维持恒定不变，再下降。

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n型algan层的si掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～1×1021atoms/cm3；

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，所述第n型algan层的厚度为50nm～500nm；

5.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，所述复合n型半导体层包括1～50个复合层。

6.一种如权利要求1～6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，所述n型algan层采用下述方法制得：

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，所述bn层采用下述方法制得：

9.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，所述sin层采用下述方法制得：

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，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂AlGaN层、复合N型半导体层、有源层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述复合N型半导体层包括至少一个复合层，所述复合层包括依次层叠的N型AlGaN层、BN层、SiN层。本发明提供的深紫外发光二极管外延片能够提高N型半导体层晶体质量，释放N型半导体层应力，降低外延层缺陷密度，提升紫外深紫外发光二极管的发光效率。

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：2024/1/15