0摄氏度下生长2-4微米厚n-GaN 102，在氮气(N2)气氛下，在750-850摄氏度下生长15-30纳米厚的I1-AlxInyGa1 x yN电流扩展层103，电子浓度随电流扩展层生长厚度增加从117Cm 3线性增加到118Cm 3，其中Al组分χ的取值范围为0〈χ ( 0.05，In组分I的取值范围为0〈y ( 0.05 ;接着生长5-10周期In。.Jaa95NAla Jaa95N多量子阱有源层104，在该有源层上，在氮气(N2)气氛下，在950摄氏度下生长15-30纳米厚，空穴浓度大于118Cm 3的p-Alai5GaQ.S5N电子阻挡层105,最后在H2气氛下,在950-1040摄氏度下生长厚度为100-500纳米的p-GaN 106。
[0022]实施例2
[0023]使用Aixtron公司，紧耦合垂直反应室MOCVD生长系统。生长过程中使用三甲基镓(TMGa)，三甲基铟(TMIn)，三甲基铝(TMAl)作为III族源，氨气(NH3)作为V族源，硅烷(SiH4)作为η型掺杂源，二茂镁(Cp2Mg)作为ρ型掺杂源，首先在MOCVD反应室中将Al2O3衬底201加热到1080-1100摄氏度，在H2下处理5分钟，然后降温到在530-550摄氏度在Al2O3衬底上，反应室压力500torr，氢气(H2)气氛下，三维生长20-30纳米后的GaN缓冲层，在1000-1500摄氏度下生长2-4微米厚n-GaN 202,在氮气(N2)气氛下，在750-850摄氏度下生长10个周期的I1-(Snm)AlxInyGa1 x yN/(Snm)AlxGa1 XN电流扩展层203，电子浓度随电流扩展层超晶格周期数增加从117Cm 3阶梯式增加到118Cm 3，其中Al组分χ的取值范围为0<χ ( 0.05，In组分y的取值范围为0<y ( 0.05 ；In组分χ随周期数增加分别为:0.01、0.01,0.02,0.02,0.03,0.03,0.04,0.04,0.05,0.05 ;其中 Al 组分 y 随电流扩展层周期数增加分别为:0.01,0.01,0.02,0.02,0.03,0.03,0.04,0.04,0.05,0.05 ;接着生长 5-10 周期In0.05Ga0.95N/Al0.05Ga0.95N多量子阱有源层204，在该有源层上，在氮气(N2)气氛下，在950摄氏度下生长15-30纳米厚，空穴浓度大于118Cm3的P-Alai5Gaas5N电子阻挡层205，最后在H2气氛下，在950-1040摄氏度下生长厚度为100-500纳米的p-GaN 206。
[0024]实施例2中超晶格结构电流扩展层203除了采用I1-AlxInyGa1 x ^/AlxGa1 XN超晶格结构以外，可采用专利说明书中其他结构如:n型多周期Inx3Ga1 ^/Aly3Ga1 y3N超晶格结构(其中 0〈y3 ( y ；0<x3 ( x) ；n 型多周期 Aly4Inx4Ga1 x4 y4N/GaN/AIy4Ga1 y4N 超晶格结构(其中0〈y4 ( y ；0<x4 ( χ);采用这些超晶格结构的电流扩展层可以有效提高发光效率,达到与实施例2中LED相近的效果。如图3所示，采用本发明中实施例1技术方案制作的近紫外光LED芯片(UV-LEDl)显示优异的光电性质，如图3所示光效相对于没有电流扩展层的近紫外光LED芯片(UV-LED)提高50% ;采用本发明中实施例2技术方案制作的近紫外光LED芯片(UV-LED2)相对于实施例1技术方案制作的近紫外光LED芯片样品提高20%。
[0025] 以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其描述较为具体和详细，其目的在于使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，因此不能仅以此来限定本发明的专利范围，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，即凡依据本发明所揭示的精神所作的变化，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
【主权项】
1.一种采用MOCVD技术制备高亮度近紫外LED的方法，其特征在于在n_GaN和InGaN/AlGaN多量子阱有源区之间生长新型的非对称Al组分、In组分以及η掺杂渐变的η-型电流扩展层，该方法包括以下步骤: 步骤一，在金属有机化合物气相外延反应室中将Al2O3衬底在氢气气氛下，10800C -1100°C下处理5分钟，然后降低温度，在530-550°C，反应室压力500torr，在氢气(H2)气氛下，三维生长20-30纳米厚的GaN缓冲层，再在1000-150(TC下生长2_4微米厚n-GaN 层； 步骤二，在氮气(N2)气氛下，在750-85(TC下生长非对称Al组分、In组分以及η掺杂渐变的η型电流扩展层，接着生长5-10周期InxGa1 ^/AlyGa1 yN多量子阱有源区，其中0〈x ( 0.05 ；0<y ( 0.05 ;在有源区上，在氮气气氛下，在950摄氏度生长p-AlGaN电子阻挡层； 步骤三，在氢气气氛下，在950°C -1040°C下生长p-GaN。2.根据权利要求1所述的一种采用MOCVD技术制备高亮度近紫外LED的方法，其特征在于:所述η-型电流扩展层采用非对称Al组分、In组分以及η掺杂渐变的I1-AlylInxlGa1 yl xlN 单层结构(其中 0〈yl ( y ；0<xl ( χ)，单层厚度 15nm_30nm ;其中 Al 组分以及In组分随电流扩展层生长厚度增加而线性增加。3.根据权利要求1所述的一种采用MOCVD技术制备高亮度近紫外LED的方法，其特征在于:所述η-型电流扩展层采用非对称Al组分、In组分以及η掺杂渐变的多周期H-Aly2Inx2Ga1 x2 y2N/Aly2Gai y2N超晶格或量子阱结构(其中0〈y2 ( y ；0<x2 ( χ)，超晶格或量子阱结构周期数为I至10 ;其中Al组分以及In组分随电流扩展层生长周期增加而阶梯式增加。4.根据权利要求1所述的一种采用MOCVD技术制备高亮度近紫外LED的方法，其特征在于:所述η-型电流扩展层采用非对称Al组分、In组分以及η掺杂渐变的多周期H-1nx3Ga1 ^NAly3Ga1 y3N超晶格或量子阱结构(其中0〈y3 ( y ；0<x3 ( χ)，超晶格或量子阱结构周期数为I至10 ;其中Al组分以及In组分随电流扩展层生长周期增加而阶梯式增加。5.根据权利要求1所述的一种采用MOCVD技术制备高亮度近紫外LED的方法，其特征在于:所述η-型电流扩展层采用非对称Al组分、In组分以及η掺杂渐变的多周期 n-Aly4Inx4Gal-x4-y4N/GaN/Aly4Gal-y4N 超晶格或量子讲结构(其中 0<y4 =? y ；0<x4 ( χ)，超晶格或量子阱结构周期数为I至10 ;其中Al组分以及In组分随电流扩展层生长周期增加而阶梯式增加。
【专利摘要】本发明提供一种采用MOCVD技术制备具有非对称电流扩展层的高效率近紫外LED方法。通过设计新型的LED结构，改善水平方向电流扩展，以提高近紫外LED发光效率的方法。具体方案如下:在n-GaN和InGaN/AlGaN多量子阱有源区之间生长非对称的n型电流扩展层。优化电流扩展层结构如下：(1)非对称Al组分和In组分以及n掺杂渐变的n型AlInGaN电流扩展层；(2)非对称Al组分和In组分以及n掺杂渐变的多周期n型AlInGaN/AlGaN超晶格或量子阱结构电流扩展层；(3)非对称Al组分和In组分以及n掺杂渐变的多周期n型InGaN/AlGaN超晶格或量子阱结构电流扩展层；(4)非对称Al组分In组分以及n掺杂渐变的多周期n型AlInGaN/GaN/AlGaN超晶格或量子阱结构；通过设计新型电流扩展层结构，有效提高近紫外LED发光效率。
【IPC分类】H01L33/00, H01L33/32
【公开号】CN105449052
【申请号】CN201410421706
【发明人】贾传宇, 殷淑仪, 张国义, 童玉珍
【申请人】东莞市中镓半导体科技有限公司, 北京大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月25日