本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深紫外led外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，特別涉及一種發(fā)光波長在265nm左右的紫外led。

背景技術(shù)：

波長100nm到280nm之間的光波屬深紫外光，這個波段的深紫外光源在特殊照明、殺菌、醫(yī)療、印刷、生化檢測、高密度的信息儲存和保密通訊等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價值。

gan的禁帶寬度為3.4ev，aln的禁帶寬度為6.2ev，理論上gan摻al形成的algan材料可以制作成發(fā)光波長在200nm到365nm的紫外led。殺菌效果最好的波段為265nm左右，峰值波長短于270nm的led，algan中的al組分要求較高，較高晶體質(zhì)量的高al組分algan材料一般都存在較大的缺陷和位錯密度，高質(zhì)量p型algan制作困難，這些問題嚴(yán)重制約了algan深紫外led的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種深紫外led外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種深紫外led外延結(jié)構(gòu)，包括透明的襯底，所述襯底上生長成核層，成核層上生長緩沖層，所述緩沖層上依次生長有n型algan層、周期性結(jié)構(gòu)alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層、周期性結(jié)構(gòu)albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層、周期性結(jié)構(gòu)aln/aldga1-dn阻擋層、周期性結(jié)構(gòu)alega1-en/gan阻擋層和p型gan層；所述alega1-en/gan阻擋層中alega1-en層為非故意摻雜層，gan層為摻mg層。

進(jìn)一步地，所述algan層為摻si層，si摻雜濃度為1*10¹⁸/cm³量級，al組分為0.2-0.6，厚度為0.5um-4um。

進(jìn)一步地，所述alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層的首層為壘材料alaga1-an層，其次為阱材料gan層，接著重復(fù)周期壘材料alaga1-an層、阱材料gan層，最后一層為壘材料alaga1-an層；alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層總厚度為30-500nm，每層壘材料alaga1-an層和阱材料gan層的厚度均為2-3nm。

進(jìn)一步地，所述albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層的首層為壘材料alcga1-cn層，其次為阱材料albga1-bn層，接著重復(fù)周期壘材料alcga1-cn層、阱材料albga1-bn層，最后一層為壘材料alcga1-cn層；albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層的總厚度為20-200nm，每層壘材料alcga1-cn層和阱材料albga1-bn層的厚度均為2-3nm。

進(jìn)一步地，所述aln/aldga1-dn阻擋層的首層為壘材料aln層，其次為阱材料aldga1-dn層，接著重復(fù)周期壘材料aln層、阱材料aldga1-dn層，最后一層為壘材料aln層或阱材料aldga1-dn層；aln/aldga1-dn阻擋層的總厚度為5-30nm，每層壘材料aln層和阱材料aldga1-dn層的厚度均為1-2nm。

aln/aldga1-dn阻擋層主要是針對電子提供一個高能帶，防止電子遂穿pn節(jié)形成暗電流，同時又要不影響空穴注入到發(fā)光層中，所以能帶要高，厚度要適中。

進(jìn)一步地，所述alega1-en/gan阻擋層的首層為壘材料alega1-en層，其次為阱材料gan層，接著重復(fù)周期壘材料alega1-en層、阱材料gan層，最后一層為阱材料gan層；alega1-en/gan阻擋層的總厚度為10-100nm，每層壘材料alega1-en層和阱材料gan層的厚度均為1-2nm。

alega1-en/gan阻擋層起著防止電子遂穿，同時提高空穴的作用；algan層需要在高溫、低壓下晶體質(zhì)量才可生長得較好，更高壓強(qiáng)、較低溫度下mg摻雜效率才會更高更均勻。

進(jìn)一步地，所述alega1-en/gan阻擋層(8)中g(shù)an層的mg摻雜濃度為1*10¹⁹/cm³量級。

進(jìn)一步地，所述0.4≤a≤1、0≤b<c≤1、0<d<1、0.5<e≤1。

更進(jìn)一步地，所述albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層、alega1-en/gan阻擋層和aln/aldga1-dn阻擋層的禁帶寬度依次增大。

一種深紫外led外延結(jié)構(gòu)的制備方法，制備過程為：在透明的襯底上生長成核層，在成核層上生長緩沖層，所述緩沖層上依次生長n型algan層、周期性結(jié)構(gòu)alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層、周期性結(jié)構(gòu)albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層、周期性結(jié)構(gòu)aln/aldga1-dn阻擋層、周期性結(jié)構(gòu)alega1-en/gan阻擋層和p型gan層；所述alega1-en/gan阻擋層(8)中alega1-en層為非故意摻雜層，生長壓力為10-50mbar、生長溫度為1200-2000℃；alega1-en/gan阻擋層(8)中g(shù)an層為摻mg層，mg摻雜濃度為1*10¹⁹/cm³量級，生長壓力為200-400mbar、生長溫度為500-950℃。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了發(fā)光峰值波長在265nm的深紫外led外延結(jié)構(gòu)制作；采用周期性結(jié)構(gòu)alega1-en/gan阻擋層，alega1-en為低反應(yīng)室壓力、高溫生長的非故意摻雜層，gan層是更高壓力、低溫生長的mg摻雜層，利用mg的記憶效應(yīng)和空穴的隧穿，順利將空穴引入發(fā)光層，既保證了阻擋層可以將電子限制在發(fā)光層中，還保證了阻擋層8的晶體質(zhì)量，發(fā)光效率更高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為采用本發(fā)明制成的led結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為采用本發(fā)明制成的led的發(fā)光譜的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。

如圖1所示，本發(fā)明外延結(jié)構(gòu)是基于mocvd依次在襯底材料上生長的，具體為：

在透明的襯底上生長成核層2，生長溫度為950℃，生長壓力為50mbar；成核層2為gan、aln或algan，厚度為10nm-50nm，本實(shí)施例厚度為15nm。

襯底可以是藍(lán)寶石、aln、gan等。

成核層上生長緩沖層3，生長溫度為1200℃，生長壓力為100mbar；緩沖層3為非故意摻雜u型algan，al組分為0.2-0.6，厚度為1um-5um，本實(shí)施例al組分為0.25，厚度為4um。

緩沖層上生長n型algan層4，生長溫度為1250℃，生長壓力為100mbar；algan層4為摻si層，si摻雜濃度為1*10¹⁸/cm³量級，al組分為0.2-0.6，厚度為0.5um-4um，本實(shí)施例al組分為0.25，厚度為1um。

n型algan層4上生長周期性結(jié)構(gòu)alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層5，生長溫度1400℃，生長壓力為50mbar，0.4≤a≤1，本實(shí)施例a＝0.65；alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層5的首層為壘材料alaga1-an層，其次為阱材料gan層，接著重復(fù)周期壘材料alaga1-an層、阱材料gan層，最后一層為壘材料alaga1-an層；alaga1-an/gan電流擴(kuò)展層5總厚度為30-500nm，本實(shí)施例厚度為100nm；每層壘材料alaga1-an層和阱材料gan層的厚度均為2-3nm，本實(shí)施例每層壘材料alaga1-an層和阱材料gan層的厚度分別為2nm、3nm。

電流擴(kuò)展層5上生長周期性結(jié)構(gòu)albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層6，生長溫度1400℃，生長壓力為50mbar，0≤b<c≤1，本實(shí)施例b＝0.54、c＝0.7；albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層6的首層為壘材料alcga1-cn層，其次為阱材料albga1-bn層，接著重復(fù)周期壘材料alcga1-cn層、阱材料albga1-bn層，最后一層為壘材料alcga1-cn層；albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層6的總厚度為20-200nm，本實(shí)施例厚度為120nm；每層壘材料alcga1-cn層和阱材料albga1-bn層的厚度均為2-3nm。本實(shí)施例每層壘材料alcga1-cn層和阱材料albga1-bn層的厚度分別為2nm、2nm。

發(fā)光層6上生長生長周期性結(jié)構(gòu)aln/aldga1-dn阻擋層7，生長溫度1400℃，生長壓力為50mbar，0<d<1，本實(shí)施例d＝0.55；aln/aldga1-dn阻擋層7的首層為壘材料aln層，其次為阱材料aldga1-dn層，接著重復(fù)周期壘材料aln層、阱材料aldga1-dn層，最后一層為壘材料aln層或阱材料aldga1-dn層；aln/aldga1-dn阻擋層7的總厚度為5-30nm，本實(shí)施例厚度為15nm；每層壘材料aln層和阱材料aldga1-dn層的厚度均為1-2nm。本實(shí)施例每層壘材料aln層和阱材料aldga1-dn層的厚度分別為1nm、2nm。

阻擋層7上生長周期性結(jié)構(gòu)alega1-en/gan阻擋層8，其中alega1-en為非故意摻雜層，0.5<e≤1，本實(shí)施例e＝0.7，生長壓力為10-50mbar，本實(shí)施例為30mbar、40mbar或50mbar，生長溫度為1200-2000℃，本實(shí)施例為1200℃、1500℃或1800℃；gan層是摻mg層，mg摻雜濃度達(dá)1*10¹⁹/cm³量級，生長壓力200-400mbar，本實(shí)施例為200mbar、250mbar或300mbar，生長溫度為500-950℃，本實(shí)施例為700℃、800℃或950℃。alega1-en/gan阻擋層8的首層為壘材料alega1-en層，其次為阱材料gan層，接著重復(fù)周期壘材料alega1-en層、阱材料gan層，最后一層為阱材料gan層；alega1-en/gan阻擋層8的總厚度為10-100nm，本實(shí)施例厚度為30nm；每層壘材料alega1-en層和阱材料gan層的厚度均為1-2nm。本實(shí)施例每層壘材料alega1-en層和阱材料gan層的厚度分別為1.5nm、1.5nm。上述albga1-bn/alcga1-cn發(fā)光層6、alega1-en/gan阻擋層8和aln/aldga1-dn阻擋層7的禁帶寬度依次增大。

阻擋層8上生長p型gan層9，p型gan層9為摻mg層，厚度為3nm-30nm，本實(shí)施例厚度為10nm；mg摻雜濃度達(dá)1*10²⁰/cm³量級，生長壓力為200mbar，生長溫度為850℃。

p型algan的制作一直的深紫外led的關(guān)鍵，這一層既要起到限制電子不穿透發(fā)光層的作用，又要起到將空穴順利引入發(fā)光層的作用，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)光峰值波長在265nm的深紫外led外延片制作，要求p型algan的al組分較高且mg摻雜濃度需要達(dá)到一定濃度，且要求晶體質(zhì)量較好。algan層需要在高溫、低壓下晶體質(zhì)量才可生長得較好，更高壓強(qiáng)、較低溫度下mg摻雜效率才會更高更均勻。本發(fā)明采用周期性結(jié)構(gòu)alega1-en/gan阻擋層8，alega1-en為低反應(yīng)室壓力、高溫生長的非故意摻雜層，gan層是更高壓力、低溫生長的mg摻雜層，利用mg的記憶效應(yīng)和空穴的隧穿，順利將空穴引入發(fā)光層，既保證了阻擋層8可以將電子限制在發(fā)光層中，還保證了阻擋層8的晶體質(zhì)量，發(fā)光效率更高。圖2所示即為外延結(jié)構(gòu)經(jīng)過多次刻蝕、沉積等芯片工藝，制成的深紫外led的示意圖，圖中p型gan層上連接的是p型歐姆接觸電極合金11，n型algan層4上連接的是n型歐姆接觸電極合金12，p型歐姆接觸電極合金11和n型歐姆接觸電極合金12兩側(cè)設(shè)置sio2鈍化層10。圖3所示即為采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)制成的深紫外led的發(fā)光譜的示意圖，從圖中可以看出發(fā)光波長為265nm左右。

本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。