CN103762286B - 高光萃取效率发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种提高光萃取效率的发光器件，所述器件的外延结构包括一N型层，一P型层，和一包裹在所述N型层和所述P型中的发光区。所述发光器件的特征在于所述N型层形成在一特征AlGaN层上，所述特征AlGaN层形成在一AlN层上。所述特征AlGaN层沿所述N型层到所述AlN层，带隙逐渐增大。所述发光器件的特征进一步地在于在所述AlN层可以形成在一纳米多孔AlN层之上。本发明LED具有高光萃取效率和外量子效率。

Description

高光萃取效率发光器件

技术领域

本发明涉及提高光萃取效率的发光器件,特别涉及III族氮化物发光器件。

背景技术

近年来氮化物发光二极管取得快速进展。在可见光领域，由于技术进步和价格下降，InGaN发光二极管正对传统的照明灯具白炽灯和荧光灯发出挑战。目前，商用InGaN发光二极管的白光效率高达130流明/瓦。在紫外领域，特别是在UVB、UVC波段，AlGaN发光二极管技术虽然还处于起步阶段，但寿命和光功率密度已经超过传统的紫外灯。利用紫外杀菌效应，高效率的UVB、UVC发光二极管将会广泛用于消毒方面，在食品安全、水处理和医药应用等领域带来革命性进步。

与传统光源不同的是，发光二极管是固体光源，它的折射率n通常大于2，比空气或真空的折射率（n为1）大很多。例如氮化镓基可见光二极管，其发光区InGaN材料的折射率大于2.46（随In组分不同而略有变化）。当一束光从光密媒质射向光疏媒质时，如果入射角大于临界角将会发生全内反射。如图1A所示，设光密媒质的折射率是n₂，光疏媒质的折射率是n₁，临界角Ɵ_c由下式决定： Ɵ_c=arcsin(n₁/n₂)。由于存在全内反射，只有入射角度小于临界角的光才能从光密进入光疏媒质，这将形成一个出光锥,光锥对应的立体角是Ω=2π(1−cosƟ_c)。假设出光方向具有各向同性，从出光锥中逸出的光百分比只有(1−cosƟ_c)/2。为了简明，下文只用方向朝下的光阐述本发明的内容。（如图1A）。下出光锥中逸出的光占向下传播的光的百分比（效率）是(1−cosƟ_c)。在如图1B中给出折射率比n₂/n₁与出光效率的关系，出光效率随n₂/n₁增大而快速减小。例如：当n₂/n₁等于1.1时，出光效率约58%，即10%的折射率差可以导致42%的出光损失。

对于全内反射带来的低光萃取效率，以前的研究提出了多种解决方案，如表面或界面粗化（如美国专利7422962和7355210（表面粗化）、8384111和8154034（图形化衬底）都用来减小全内反射）、侧壁成型（如美国专利7,652,299增加光逸出角）以及引入光子晶体（如美国专利5,955,749, 7,166,870, 7,615,398, 7,173,289, 7,642,108, 7,652,295, 7,250,635，以加强自发辐射比例和特定波长的光萃取）。以上美国专利内容通过引用整体并入本申请。

发明内容

本发明公开了一种提高光萃取效率的发光器件及其制造方法。本发明中的三族氮化物或氮化物通常指金属氮化物，其中金属来自元素周期表中的三A族，即三族氮化物包括AlN, GaN, InN 以及它们的三元化合物 (AlGaN, InGaN, InAlN) 和四元化合物 (AlInGaN)。三族氮化物或氮化物也包括少量的过渡金属氮化物，如TiN, ZrN, HfN，一般摩尔含量少于10%。例如：三族氮化物或氮化物可能包括Al_xIn_yGa_zTi_(1-x-y-z)N, Al_xIn_yGa_zZr_(1-x-y-z)N, Al_xIn_yGa_zTi_(1-x-y-z)N，其中1-x-y-z小于10%.三族氮化物单层或发光区指该层或发光区是由三族氮化物半导体构成。

本发明一方面提出一种纳米多孔层，该层可以嵌入传统的发光或LED结构。在三族氮化物发光结构或器件领域，纳米多孔层可以是纳米多孔的氮化物层。纳米多孔的氮化物层一般可由掺杂或非掺杂的Al_xIn_yGa_1-x-yN组成，其中0.1≥x≥0 和 0.1 ≥y≥0, 或者 1≥x≥0.5 和 0.1≥y≥0（如Al_xGa_1-xN、In_yGa_1-yN、GaN或AlN）。纳米多孔氮化物层厚度为100-2000纳米，如200-1000纳米。纳米多孔氮化物层具有随机分布的纳米孔洞，纳米孔洞的深度小于或等于纳米多孔氮化物层的厚度，如深度为20-600纳米。纳米孔洞的横向尺寸为20-100纳米，面密度为5×10⁸ cm^-2 - 1×10¹⁰ cm^-2。纳米多孔层的特征还可以表述为，纳米孔洞的面密度为5×10⁸ cm^-2- 1×10¹⁰ cm^-2，孔隙率为5% -50%。

本发明另一方面提供了形成纳米多孔氮化物层的方法。该方法利用外延生长来在1000 - 1150 ℃之间形成多孔氮化物层。外延生长可以在氨气的氛围中进行,优选在富氨氛围和氨贫氛围中重复交替进行。平均外延生长速率控制为每小时300 - 1000纳米。根据外延生长速率，在富氨和氨贫氛围可以分别外延生长6-20秒和10-24秒。纳米多孔氮化物层可以形成在别的氮化物层或氮化物模板上，或直接形成在衬底上，如蓝宝石、SiC、AlN和Si。进一步地，该方法可以包含非原位纳米孔洞修正过程：例如，通过对原位形成的纳米多孔氮化物层进行湿法化学刻蚀来扩大孔洞尺寸或修正形状，从而达到理想的孔隙率。

另外，本发明阐述了一种三族氮化物发光器件和器件结构，其特点在于在发光器件的衬底上直接形成纳米多孔氮化物层。在一个实施例中，三族氮化物发光器件是紫外发光二极管，发光波长在UVB 到 UVC范围 (如340 nm-240 nm)，衬底为蓝宝石，纳米多孔氮化物层为纳米多孔AlN。在另一实施例中，三族氮化物发光器件是可见光发光二极管，发光波长在近紫外到红光范围 (如380 nm-650 nm)，衬底为蓝宝石，纳米多孔氮化物层为纳米多孔GaN。

另外，本发明阐明了一种紫外发光器件和结构。紫外发光器件的发光波长在240 nm到 340nm之间，该器件包含一基于AlGaN多量子阱的激活区。该激活区形成在一氮化物多层结构上，该氮化物多层结构至少包含一轻掺杂n^--AlGaN层，一重掺杂n⁺-AlGaN层，一非掺杂AlGaN层，一特征AlGaN层、和一AlN层。该氮化物多层结构可以形成在衬底材料如蓝宝石、GaN、AlN和Si上。所述特征AlGaN层厚度要大于AlGaN多量子阱的发光在所述非掺杂AlGaN层中所测得的波长，或至少与之相当。另外，所述特征AlGaN层的Al组分逐渐变化，从所述非掺杂AlGaN层的Al组分渐变到100%（AlN）。在另一实施例中，该紫外发光器件的衬底和AlN层之间可能进一步包含一纳米多孔AlN层。

另外，本发明还阐明了一种可见光发光器件和结构。所述可见光发光器件的发光波长在380 nm到 650nm之间，所述器件包含基于InGaN多量子阱的激活区。所述激活区可以形成在一氮化物多层结构上，所述氮化物多层结构包含一轻掺杂n^--GaN层，一重掺杂n⁺-GaN层，一非掺杂GaN层，一特征AlGaN层和一AlN层。所述氮化物多层结构可以形成在衬底材料如蓝宝石、GaN、AlN和Si上。所述特征AlGaN层厚度要大于InGaN多量子阱的发光在所述非掺杂GaN层中所测得的波长，或至少与之相当。进一步地，所述特征AlGaN层的Al组分逐渐变化，从靠近所述非掺杂GaN界面的0%渐变到靠近所述AlN层界面的100%。在一实施例中，所述可见光发光器件在衬底和AlN层之间可以进一步包含一纳米多孔AlN层。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：特征AlGaN层和纳米多孔AlN层使得LED光萃取效率增加，其中纳米多孔AlN层进一步能降低LED结构中的应力，使得LED的量子效率提高。

附图说明

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。图中的参考数字在整个发明中指同样的内容，一层可能指代具有相同作用的层组。

图1 A为全内反射和光逸出锥的示意图；

图1B 为光从光密媒质(折射率n₂)向光疏媒质(折射率n₁)传播时，光透过率与折射率比n₂/n₁的关系；

图2 为光从AlGaN向AlN传播时，光透过率与AlGaN中Al组份的关系；

图3示意了本发明一实施例LED外延层状结构图；

图4 为按照Sellmeier方程，蓝宝石、GaN和AlN晶体的折射率与波长的关系；

图5示意了按照本发明一实施例的纳米多孔氮化物层的横截面图；

图6示意了本发明一实施例LED外延层状结构图；

图7示意了本发明一实施例薄膜LED外延层状结构图；

图8A为按照本发明一实施例的纳米多孔AlN层的表面形貌；

图8B为按照本发明一实施例的常规AlN层的表面形貌。

具体实施方式

下文中以氮化物发光器件或结构作为实施例来阐明本发明的基本原理和思想。任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于II-VI半导体和其它半导体器件或发光器件，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

为了提高内量子效率，LED通常设计多个不同组分的外延层来降低材料缺陷和提高载流子限制。然而，根据图1A 和图1B的分析，由于组分差异出现的折射率细微变化可以导致光输出很大损失。因此高光效LED需要额外的设计思路。

现有高效率AlGaN基的紫外LED中，主要采用c面蓝宝石作为透明衬底。蓝宝石上首先外延一高质量的AlN基底，然后是一套AlN/AlGaN超晶格或非掺杂的AlGaN层以进一步降低AlN基底材料中的穿透位错密度。前期AlGaN基的紫外LED结构可以在文献中查到。 (参见: “Milliwatt Power Deep Ultraviolet Light Emitting Diodes over Sapphire with Emission at 278 nm”, J. P.Zhang, et al, Appl. Phys. Lett. 81, 4910 (2002); 美国专利 8,227,789; 7,326,963;美国专利公开 2010/0032647, 以上文章和专利内容通过引用整体并入本申请。)

AlGaN基的紫外LED一般通过衬底或n侧出光，因为 P侧通常生长p-GaN作为欧姆接触层，而p-GaN强烈吸收紫外光。当激活区发射的紫外光向n侧传播时，必须通过AlN/AlGaN界面。对280 nm 紫外光，光从AlGaN 层传向AlN层的透射率受到全内反射限制，该透射率与AlGaN层铝组份的关系在图2中示出。可以看出，当铝组份为0.9时，透射率只有66%，而当铝组份为0.6时，透射率降至40%。由于P-GaN和P侧接触层对紫外吸收强烈，反射光可以考虑为出光损失。

鉴于全内反射对输出光造成严重损失,本发明以紫外LED为实施例阐明提高光萃取效率的结构,如图3所示。如果吸收衬底可以从器件上剥离，衬底10的选择可以是蓝宝石、GaN、 Si和SiC。在衬底10上形成外延层21，可以是铝组份大于等于90%的AlGaN层，例如93%到97%，优选地层21为AlN层。外延层21上面依次是非掺杂的AlGaN层31’, Si重掺杂的n⁺-AlGaN层 31（[Si] = 3×10¹⁸ cm^-3 - 1×10¹⁹ cm^-3)和Si轻掺杂的n^--AlGaN层 32 ([Si] = 1×10¹⁷ cm^-3 - 5×10¹⁷ cm^-3)。层31’, 31和32具有相同或基本相同的铝组份。激活区40形成在32层上，含有3-15对 AlGaN/AlGaN多量子阱，阱垒配置以得到所需的紫外光。P型AlGaN层作为电子阻挡层51形成在激活区40上，与激活区40最后的量子垒相比，电子阻挡层51的导带要高出100 meV。再上面形成的是作为空穴注入层的P型AlGaN 52和作为接触层的重掺p型GaN 60。P型和n型欧姆接触金属层820和810 分别形成在p型GaN层60和n+ 型AlGaN层31上，其上分别是p型接触电极 821和n型接触电极811。

图3所示的紫外LED结构的特点是有一层特征AlGaN 层30，其厚度与AlGaN多量子阱激活区40的发光在非掺杂AlGaN 层31’（或等价地，层31，层32）中测得的波长相当，或者更厚。换言之，如果多量子阱40的发光波长在空气中是λ纳米，层31’的折射率是n，那么层30的厚度是大于或至少相当于λ/n纳米。例如，如果多量子阱在空气中发光波长是280纳米，层31’的折射率是2.5，那么层30的厚度需要大于等于或至少约112纳米。上面术语“相当于”的意思是层30的厚度可以大于或等于多量子阱发光在非掺杂AlGaN层31’中所测得的发光波长的 80%, 90%, 100% 或120%。通常，层30的厚度在100至1000纳米之间。进一步地，插在层21和层31’的特征层30的带隙（能带宽度）从层31’到层21逐渐变大(图3)。在层31’和层30的界面上，层30的带隙可以等于或稍大于（如为层31‘带隙的103%）层31’的带隙。在层21和层30的界面上，层30的带隙可以等于或稍小于（如为层21带隙的97%）层21的带隙。从层 21到非掺杂的AlGaN 层31’，采用逐渐减小的铝组份来形成特征 AlGaN 层30，就可以满足带隙度要求 (如图3中图中左侧折线图，其示意了LED结构中部分层区的带隙或铝含量变化)。

在本发明的实施例中, 层21是0.3 – 3.0μm厚的AlN层, 层31’是0.2 - 0.5 μm厚的AlGaN层，其铝组份是一常数，如60%, 所述特征层30是0.4-0.6μm厚（如0.5μm）的AlGaN层，其铝组份从层21的100% 线性递减到层 31’的Al组份，如60%。本实施例可以有其它变化，如在结构中增加掺杂剂或少量的In、Zr和Ti，都应该认为属于本发明范围。

特征层30中的铝组份变化优先选择线性或非线性的平滑渐变。另外变化也可以是阶梯状的，此时需要阶梯分布比较均匀且沿形成方向铝组份整体平均变化率小于0.5%每纳米。

插入所述特征层30可以减少或消除光从层31’到层21的全内反射，提高光萃取效率。

在层21和衬底10之间的界面上还存在另一个全内反射面。大多数的可见和紫外发光二极管采用蓝宝石作为衬底，如图4所示，蓝宝石的折射率小于AlGaN材料的折射率。结合图4和图1B中的数据，当蓝宝石作为衬底10， 层21 是AlN时，280 nm的发光只有约38.6%的光可以穿过层21进入衬底10。对450 nm的发光二极管，宝石作为衬底10，层21是GaN时，约有30.1%的光可以穿过层21进入衬底10。这些数据表明迫切需要去除该界面的全内反射。在现有的工作中，采用图形蓝宝石衬底使蓝宝石和氮化物的界面粗糙化，进而减轻全内反射（如美国专利8,384,111; 8,154,034）。

本发明另外提供降低层21和衬底10界面全内反射的解决方案。如图5所示，本发明的一实施例提供一形成于衬底10上的纳米多孔氮化物层20。纳米多孔层20可以是掺杂或非掺杂的Al_xIn_yGa_1-x-yN （0.1≥x≥0且0.1≥y≥0或 1 ≥x≥0.5且0.1≥y≥0）,如Al_xGa_1-xN 或 In_yGa_1-yN，以GaN 和 AlN 作为特例。层 20厚度为100-2000 nm, 如200-1000 nm.纳米多孔层 20 由随机均匀分布的纳米孔洞 202和纳米网络 201组成，纳米孔洞202置于纳米网络201中且分割之。纳米孔洞202的深度(沿纳米多孔氮化物层20形成方向)等于或小于纳米多孔氮化物层20的厚度，如纳米孔洞深度为20-2000 nm。纳米孔洞202横向尺寸为20-100 纳米，密度为 5×10⁸ cm^-2 -1×10¹⁰ cm^-2, 被纳米网络 201分隔，间距为20-500纳米。如果后续外延层能覆盖纳米孔洞不至于在激活区形成空洞缺陷，纳米孔洞的横向尺寸可以大于100纳米。换言之，纳米多孔层20 的纳米孔洞密度为 5×10⁸ cm^-2-1×10¹⁰ cm^-2，孔隙率为5% -50%。 图8A示出了纳米多空层20的典型表面形貌。

根据本发明一实施例，纳米多孔层20优选是纳米多孔AlN层。形成纳米多孔AlN层的方法包含在1000 ℃ - 1150 ℃之间外延形成纳米多孔氮化物层，形成方法包括金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)或分子束外延法(MBE)。在富氨和氨贫的情况下重复、交替外延形成效果更佳。AlN形成时富氨条件可以降低表面吸附铝原子的扩散长度，氨贫条件可以促进铝原子在表面扩散和缺陷分解，富氨和氨贫条件交替使用从而促使在AlN外延层中形成纳米孔。富氨条件指氨气和金属有机源的摩尔比(V/III)大于1000，而氨贫条件指V/III在0~1000之间。平均外延生长速率在每小时300 - 1000 nm之间。根据生长速率，交替的富氨和氨贫的外延时间分别在6到20秒和10到24秒之间。图8A示出了刚形成后的纳米多孔层20的典型表面形貌。

纳米多孔氮化物层可以形成在其它氮化物层上或氮化物模板上，或者直接形成在蓝宝石、SiC、AlN和Si之类的衬底上。另外还可以采取后续纳米孔洞修正过程：如将长好的纳米多孔氮化物层利用化学湿法刻蚀，对纳米孔洞进行放大和整形，从而得到理想的孔隙率。如外延形成纳米多孔层20后，用加热的KOH溶液刻蚀，可以扩孔而得到理想的孔隙率。H₃PO₄ 或H₃PO₄和H₂SiO₃ 的混合溶液也可以用来刻蚀纳米孔和整形。

另外美国专利申请 13/358,438中公开了GaN或InGaN基的纳米多孔层的形成过程，在此作为参考文献整体引用。简而言之，GaN或InGaN基的纳米多孔层的形成需要在氮气和氨气的氛围中低温(例如 650 -950℃)完成。

在衬底和外延结构之间加入纳米多孔层会打乱全内反射的条件，从而提高光萃取效率。

按照本发明的另一方面，图6示出了一AlGaN基的紫外发光二极管的外延结构。与图3的紫外发光二极管相比，在衬底10 和AlN 层21之间增加了纳米多孔AlN层20。层 21要具有足够的厚度(如 300-3000 nm)来覆盖纳米多孔层 20, 在层21形成完成后优选地不能留有纳米孔洞开口。通常，为覆盖层20、21界面的纳米孔洞，层21的形成温度、形成速率和V/III都要比层20的高。层21的形成温度至可以比层20的高100 ℃。在一实施例中，层20在1100 ℃ 下以每小时600 nm的速度形成30分钟, 层21在1250 ℃ 下以每小时1500 nm的速度形成30分钟。通常层21的V/III超过1000, 如2000或2500。 层21覆盖在层20上的典型表面形貌如图8B所示。

图6进一步表明：层对20/21可以重复m次，即超过1次，如3次或5次等。多次重复层对20/21可以使更多的光散射进入衬底10，从而提高光萃取效率，另外可以提高材料质量使层21更厚而不裂。在一实施例中，衬底10为蓝宝石，层20是250纳米厚的纳米多孔AlN层（其内部含有随机分布的平均横向尺寸为40纳米的纳米孔洞，面密度为5×10⁹ cm^-2），层21是600纳米厚的AlN层，层对20/21的重复次数是3次。

图6示意的紫外LED实施例也可以利用现有工艺，将衬底10剥离，使得外延结构倒贴到基底70上去形成薄膜器件（见图7）。基底70含有基底P型电极垫72和基底N型电极垫71，分别通过金属（金球或金锡合金）连接823和813和LED P-型接触电极垫821及LED N型接触电极垫811形成欧姆接触。N和P金属欧姆接触（810和820）还被绝缘层90隔离。绝缘层90可以是SiO₂层或氮化硅层。

在另一实施例中，图6和图7所示的结构可以是可见光LED。在这些实施例中，层20 是纳米多孔AlN层，层21是AlN 层, 而层30 是AlGaN 层，其 Al组份从层21的渐变到层31’的。进一步，层31’, 31 和 32 分别是非掺杂的GaN层,重Si掺杂的GaN层和轻Si掺杂的GaN层，激活区40是可以发射可见光的GaN/InGaN多量子阱。

对于所有的发光波长，图7所示的实施例比图6所示的实施例都具有更高的光萃取效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (14)

1.一种发光器件，所述器件的外延结构包括：一N型层，一P型层和一包裹在所述N型层和所述P型层中的发光区；所述N型层形成于一特征AlGaN层上，所述特征AlGaN层形成于一AlN层上，沿所述N型层到所述AlN层，所述特征AlGaN层带隙逐渐增大；其特征在于，还包含一非掺杂AlGaN层和一Si重掺杂n⁺-AlGaN层，所述非掺杂AlGaN层形成于所述特征AlGaN上，所述Si重掺杂n⁺-AlGaN层形成于所述非掺杂AlGaN层上，所述N型层形成于所述Si重掺杂n⁺-AlGaN层上；所述N型层是一Si轻掺杂的n^--AlGaN层，其带隙和所述Si重掺杂n⁺-AlGaN层和所述非掺杂AlGaN层的相同，所述特征AlGaN层的带隙在与所述非掺杂AlGaN层界面处与所述非掺杂AlGaN层的带隙相同，所述特征AlGaN层的带隙在与所述AlN层界面处与所AlN层的带隙相同。

2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述特征AlGaN层的厚度要大于或等于所述发光区发光在所述N型层中测得的波长。

3.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，沿所述N型层到所述AlN层，所述特征AlGaN层带隙逐渐增大，是通过逐渐增大所述特征AlGaN层中的铝组份实现的。

4.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光区是GaN/InGaN多量子阱，发射从380nm到650nm的近紫外和可见光。

5.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光区是AlGaN/AlGaN多量子阱，发射从240nm到350nm的紫外光。

6.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，还包含一纳米多孔AlN层，所述AlN层形成在所述纳米多孔AlN层上。

7.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述AlN层和所述纳米多孔AlN层交替重复生长2-5次。

8.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述纳米多孔AlN层所含纳米孔洞具有横向尺寸20-100nm，纵向尺寸20-2000nm，面密度5×10⁸cm^-2-1×10¹⁰cm^-2。

9.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述纳米多孔AlN层形成在衬底上，所述衬底是蓝宝石、AlN、GaN、Si或SiC。

10.如权利要求8所述的发光器件，其特征在于，所述纳米多孔AlN层的形成温度在1000℃- 1150℃，形成方式包含了周期性在富氨和氨贫的条件下交替外延生长AlN材料。

11.如权利要求10所述的发光器件，其特征在于，所述的富氨条件是指氨气对金属有机物气流的摩尔比超过1000，所述的氨贫条件是指氨气对金属有机物气流的摩尔比在0到1000之间。

12.一种发光器件，所述器件的外延结构包括：一N型层，一P型层和一包裹在所述N型层和所述P型层中的发光区，所述N型层形成于一AlN层上，所述AlN层形成于一纳米多孔AlN层上；其特征在于，还包含一特征AlGaN层、一非掺杂AlGaN层和一Si重掺杂n⁺-AlGaN层；所述N型层形成在所述特征AlGaN层上，所述特征AlGaN形成在所述AlN层上，所述非掺杂AlGaN层形成于所述特征AlGaN上，所述Si重掺杂n⁺-AlGaN层形成于所述非掺杂AlGaN层上，所述N型层形成于所述Si重掺杂n⁺-AlGaN层上；所述N型层是一Si轻掺杂的n^--AlGaN层，其带隙和所述Si重掺杂n⁺-AlGaN层和所述非掺杂AlGaN层的相同，所述特征AlGaN层的带隙在与所述非掺杂AlGaN层界面处与所述非掺杂AlGaN层的带隙相同，所述特征AlGaN层的带隙在与所述AlN层界面处与所AlN层的带隙相同。

13.如权利要求12所述的发光器件，其特征在于，所述AlN层和纳米多孔AlN层交替重复生长2-5次。

14.如权利要求12所述的发光器件，其特征在于，所述纳米多孔AlN层所含纳米孔洞横向尺寸为20-100nm,纵向尺寸为20-2000nm，面密度为5×10⁸cm^-2-1×10¹⁰cm^-2。