CN110335927A - 紫外led及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外LED及其制备方法。该紫外LED包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的非掺杂AltGa1‑tN层、N型AlwGa1‑wN层、AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；其中，空穴注入层包括至少一个子层，子层包括层叠设置的P型AluGa1‑uN层、P型AlvGa1‑vN层和P型GaN层中的至少两层；0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、u≠v。本发明提供的紫外LED，通过具有周期结构空穴注入层，能够提高发光效率。

Description

紫外LED及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种紫外LED及其制备方法，尤其涉及一种AlGaN基紫外LED及其制备方法。
背景技术
III-V族半导体材料在发光照明、太阳电池及大功率器件等领域得到了广泛的应用，尤其以氮化镓GaN系列为代表的宽禁带半导体材料，是继Si和GaAs之后的第三代半导体材料，受到了科研界及产业界的广泛关注。氮化铝镓AlGaN基发光二极管(LED)，能够发出波长在200nm～365nm范围内的紫外光，因而广泛应用于杀菌消毒、光疗、光固化等领域。
现阶段最常见的AlGaN基紫外LED的结构如图1所示，自衬底向上的方向，依次包括层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、P型AlzGa1-zN电子阻挡层以及空穴注入层。其中，空穴注入层多为P型GaN层，但是P型GaN层对紫外光吸收非常严重，制约了紫外光的提取。
为避免紫外光被空穴注入层所吸收，目前提出的一种解决方案，是采用高Al组分的AlGaN层作为空穴注入层，其中Al含量不低于10％，并在其中掺杂Mg等元素以形成P型掺杂。然而，由于高Al组分AlGaN层的空穴激活能较高，导致Mg等掺杂元素难以激活形成有效的空穴，以致于空穴注入层的空穴浓度较低，最终导致紫外LED的外量子效率通常达不到2％，而且发光效率较低，比如目前规格为1mm×1mm的紫外LED芯片在350mA驱动电流下，发光亮度仅为50mW左右，严重影响了紫外LED在杀菌、光疗等方面的应用。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种紫外LED，具有较高的发光效率。
本发明提供一种紫外LED的制备方法，采用该制备方法，能够使获得的紫外LED具有较高的发光效率。
为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种紫外LED，包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，空穴注入层包括至少一个子层，该子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层中的至少两层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、u≠v。
本发明提供的紫外LED，其采用了周期性结构的空穴注入层，能够形成压电极化场、降低空穴激活能、提高空穴浓度、提升电子空穴复合效率，最终提高紫外LED的内量子效率和发光效率。
为方便表述，本发明将自衬底至空穴注入层的方向称为“向上”，反之，将自空穴注入层至衬底的方向称为“向下”。“向上”和“向下”仅用于描述紫外LED各功能层之间的相对位置关系。
作为本发明实施例一种优选的方式，自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，其中0.1≤v≤1，优选0.3≤v＜0.9。
作为本发明实施例另一优选的方式，自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层，其中0.1≤v≤1、0.1≤u≤1、u≠v；更优选的，0.3≤v＜u＜0.9。
作为本发明实施例再一优选的方式，自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，其中0.1≤v≤1、0.1≤u≤1、u≠v；更优选的，0.3≤v＜0.9、0.3≤u＜0.9、u≠v。
空穴注入层采用上述P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层中的两层或三层周期性排列的方式，能够更有利于形成压电极化场，降低空穴激活能、提高空穴浓度、提升电子空穴复合效率，从而进一步提高紫外LED的内量子效率和发光效率。
具体的，上述空穴注入层的周期数最好不超过100，或者说，空穴注入层的子层的数量最高不超过100个，一般为2～12个子层，优选为4～10个子层。
具体的，P型AluGa1-uN层的厚度为1～50nm，优选1～10nm；P型AlvGa1-vN层的厚度为1～50nm，优选1～10nm；P型GaN层的厚度为1～50nm，优选1～10nm。
具体的，上述空穴注入层的总厚度一般为10～500nm，优选40～120nm，其中每一子层的厚度具体可以是4～50nm，优选6～15nm。
本发明中，空穴注入层的掺杂浓度一般可控制在1×1017cm-3～5×1020cm-3，优选1×1018cm-3～1×1020cm-3。比如采用Mg作为掺杂元素，则可将Mg的掺杂浓度控制在1×1017cm-3～5×1020cm-3，优选1×1018cm-3～1×1020cm-3。
本发明对于空穴注入层的一般形成方式不做特别限定，可采用目前常规的方法，比如采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备、分子束外延(MBE)设备、氢化物气相外延(HVPE)设备中的其中一种。在本发明优选的实施方式中，空穴注入层是在电子阻挡层上形成一个或多个子层并进行退火得到，其中退火包括依次进行的高温退火和低温退火，其中高温退火的温度为850～950℃，时间为10s～20min，优选30s～10min，进一步为30s～5min；低温退火的温度为650～750℃，时间为1～60min，优选为2～30min。
通过采用上述工艺条件下的退火处理，能够有效打断Mg-H键，提高Mg的活化效率，提高空穴浓度，提升电子空穴复合效率，从而最终提高紫外LED的内量子效率和发光效率。
具体的，上述退火处理可根据空穴注入层的周期性形成而实施，可在每一子层形成后实施退火处理，也可以在子层形成过程中实施退火处理。比如自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层。则可在每一子层制备完成后实施退火处理，即每形成一层P型AlvGa1-vN层和一层P型GaN层之后实施退火处理；或者，也可以在形成P型AlvGa1-vN层后实施退火处理，在P型GaN层形成后再次实施退火处理。
本发明对于紫外LED的衬底不做特别限定，可以是LED中所常用的衬底，比如蓝宝石衬底、Si衬底或SiC衬底等。
进一步的，为消除衬底对外延的影响，在非掺杂AltGa1-tN层与衬底之间还可进一步设置有缓冲层，比如AlN缓冲层、GaN缓冲层等。缓冲层的厚度可以为目前紫外LED中缓冲层的一般厚度，比如10～30nm。
进一步的，在衬底与非掺杂AltGa1-tN层之间，比如在缓冲层与非掺杂AltGa1-tN层之间，最好设置非掺杂AlN层。非掺杂AlN层作为整个紫外LED的基础层，能够降低在衬底上生长AlGaN材料的缺陷，最终提升紫外LED的内量子效率。本发明实施例中，非掺杂AlN层的厚度一般可控制在0～5000nm。
非掺杂AltGa1-tN层可作为非掺杂AlN层与N型AlwGa1-wN层之间的接触层，能够调节应力，减小位错。非掺杂AltGa1-tN层的厚度一般可控制在1000～3000nm。
N型AlwGa1-wN层主要是通过掺杂n型杂质原子，提供电子，比如可掺杂硅原子，且硅原子的掺杂浓度可以为1×1017cm-3～5×1019cm-3。
AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层具体可以包括交替设置的AlxGa1-xN垒层和AlyGa1- yN阱层，交替次数为2～50次，比如5～15次，进一步为6～12次。并且，AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层最靠近衬底的底层和最远离衬底的顶层均为AlxGa1-xN垒层；或者说，AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层是以AlxGa1-xN垒层开始并以AlxGa1-xN垒层结束。
其中，AlxGa1-xN垒层的厚度具体可以为5～25nm，比如5～15nm；AlyGa1-yN阱层的厚度具体可以为1～5nm，比如2～3nm。
优选的，AlyGa1-yN阱层中的Al含量低于非掺杂AltGa1-tN层中的Al含量，即y＜t。
本实施例中，电子阻挡层可以为常规紫外LED中的电子阻挡层结构，比如电子阻挡层为P型AlzGa1-zN层，其中0＜z＜1。
优选的，电子阻挡层中的Al含量大于空穴注入层中的Al含量。比如自衬底向上的方向，空穴注入层中每一子层均包括依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，则0.1≤v＜z＜1；再比如自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层，则0.1≤v＜z＜1、0.1≤u＜z＜1；还比如自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，则0.1≤v＜z＜1、0.1≤u＜z＜1。
进一步的，P型AlzGa1-zN层的厚度为1～100nm，一般为20～50nm。
作为本发明一种优选的实施方式，电子阻挡层为交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层，其中0＜r＜1、0＜s＜1、r≠s，交替次数为2～100次。电子阻挡层采用上述AlrGa1-rN层/AlsGa1-sN超晶格结构，能够更好地起到电子阻挡的作用，最终提高紫外LED的亮度。
进一步优选的，自衬底向上的方向，电子阻挡层以P型AlrGa1-rN层开始，并以P型AlsGa1-sN层结束，其中0＜s＜r＜1，交替次数优选为3～15次，即电子阻挡层包括3～15层P型AlrGa1-rN层，并包括相同数量的P型AlsGa1-sN层。
进一步的，电子阻挡层中的Al含量高于空穴注入层的Al含量，比如自衬底向上的方向，空穴注入层中每一子层均包括依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，则0.1≤v≤s＜r＜1；再比如自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层，则0.1≤v＜u≤s＜r＜1；还比如自衬底向上的方向，每一子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，则0.1≤v≤s＜r＜1、0.1≤u≤s＜r＜1、u≠v。
上述P型AlrGa1-rN层的厚度具体可以是1～100nm，进一步为5～10nm；上述P型AlsGa1-sN层的厚度具体可以是1～100nm，进一步为5～10nm。其中P型AlrGa1-rN层与P型AlsGa1-sN层的厚度可相同或不同。
电子阻挡层可以通过掺杂p型杂质元素以形成空穴，比如掺杂Mg元素。其中掺杂浓度具体可以是1×1017cm-3～1×1020cm-3，优选1×1018cm-3～1×1020cm-3。
进一步的，电子阻挡层中的Al含量最好高于AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层中AlyGa1-yN阱层的Al含量。比如电子阻挡层为P型AlzGa1-zN层，则0＜y＜z＜1。再比如电子阻挡层为交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层，则1＞r＞y＞0且1＞s＞y＞0。
本发明的第二个方面是提供一种紫外LED的制备方法，包括如下步骤：
在衬底上依次形成非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，空穴注入层包括至少一个子层，子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层中的至少两层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、u≠v。
具体的，上述在衬底上形成的非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层均可以采用LED加工过程中所常用的工艺设备，比如金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备、分子束外延(MBE)设备以及氢化物气相外延(HVPE)设备中的一种。在本发明具体实施过程中，是采用了MOCVD技术。
进一步的，在衬底上形成非掺杂AltGa1-tN层之前，还可以首先在衬底上形成缓冲层，比如将反应室的温度控制在600～1000℃，压力控制在100～500torr(760torr＝1标准大气压)，向反应室通入铝源与氮源，从而在衬底上形成AlN缓冲层。缓冲层的厚度可以为目前紫外LED中缓冲层的一般厚度，比如10～30nm。
进一步的，在形成非掺杂AltGa1-tN层之前，还可以首先在衬底上形成非掺杂AlN层，比如在缓冲层上形成AlN层。具体的，可将反应室的温度设为1000～1350℃，压力设为100～400torr，向反应室中继续通入铝源与氮源，并以氢气等作为载气，从而形成非掺杂AlN层。非掺杂AlN层的厚度一般可控制在0～5000nm，比如500～5000nm。
在非掺杂AlN层的基础上，可控制反应室的温度为1000～1350℃，压力为100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源以及作为载气的氢气，在非掺杂AlN层上生长非掺杂AltGa1-tN层。非掺杂AltGa1-tN层的厚度一般可控制在1000～3000nm。
在非掺杂AltGa1-tN层的基础上，可继续控制反应室的温度为1000～1350℃，压力为100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源、作为载气的氢气以及硅源，从而形成N型AlwGa1-wN层。N型AlwGa1-wN层的厚度一般可控制在1000～3000nm；硅原子的掺杂浓度可以为1×1017cm-3～5×1019cm-3。
AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层可采用本领域常规手段形成，比如可将反应室内的温度控制在1000～1350℃，压力控制在100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源、作为载气的氢气以及硅源，得到AlxGa1-xN垒层。其中AlxGa1-xN垒层厚度具体可以为5～25nm，比如5～15nm；硅原子的掺杂浓度具体可以为1×1017cm-3～5×1019cm-3。对于AlyGa1-yN阱层的制备，可将反应室内的温度控制在1000～1350℃，压力控制在100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源以及作为载气的氢气，得到AlyGa1-yN阱层。其中AlyGa1-yN阱层的厚度具体可以为1～5nm，比如2～3nm。并且，控制AlyGa1-yN阱层中的Al含量低于AlxGa1-xN垒层中的Al含量，即y＜x。
按照上述方式交替生长AlxGa1-xN垒层和AlyGa1-yN阱层，交替次数具体可以为2～50次，比如5～15次，进一步为6～12次，且AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层是以AlxGa1-xN垒层开始并以AlxGa1-xN垒层结束，其中最后一个AlxGa1-xN垒层中无需掺杂Si。
在本发明一些具体实施方式中，形成电子阻挡层的步骤具体可以包括：在AlxGa1- xN/AlyGa1-yN多量子阱层上形成P型AlzGa1-zN层，其中0＜z＜1。
比如可将反应室内的温度控制在1000～1350℃，压力控制在100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源、作为载气的氢气以及镁源，得到P型AlzGa1-zN层，即电子阻挡层。P型AlzGa1-zN层的厚度一般为1～100nm，优选20～50nm。
在本发明另一些具体实施方式中，形成电子阻挡层的步骤可以包括：在AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层上交替形成P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层，其中0＜r＜1、0＜s＜1、r≠s，交替次数是2～100次。
比如可将反应室内的温度控制在1000～1350℃，压力控制在100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源、作为载气的氢气以及镁源，依次得到P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层。按照上述方式交替形成P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层，交替次数为2～100次，优选3～15次，得到电子阻挡层。
其中P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层中的Al含量不同(即r≠s)，可通过改变铝源的流量等方式来控制Al含量。
上述P型AlrGa1-rN层的厚度具体可以是1～100nm，进一步为5～10nm；上述P型AlsGa1-sN层的厚度具体可以是1～100nm，进一步为5～10nm。其中P型AlrGa1-rN层与P型AlsGa1-sN层的厚度可相同或不同。
电子阻挡层中，Mg的掺杂浓度具体可以是1×1017cm-3～1×1020cm-3，优选1×1018cm-3～1×1020cm-3。其中，P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层中Mg的掺杂浓度可相同或不同。
如前述，空穴注入层包括至少一个子层，该子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层中的至少两层。
在本发明具体实施过程中，形成空穴注入层包括形成至少一个子层的过程，其中形成每一子层的步骤具体可以包括：依次形成P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，其中0.1≤v＜1，优选0.3≤v＜0.9。
具体的，可将反应室的温度控制在900～1300℃，压力控制在100～400torr，向反应室中通入镓源、铝源、氮源、氢气以及镁源，从而形成P型AlvGa1-vN层；然后停止向反应室中通入铝源，并调节其它镓源、氮源、氢气以及镁源的流量等，形成P型GaN层，从而形成子层。按照上述方式交替形成P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，得到空穴注入层。
或者，形成每一子层的步骤也可以包括：依次形成P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层，其中0.1≤v≤1、0.1≤u≤1、u≠v，优选的，0.3≤v＜u＜0.9。具体形成P型AluGa1-uN层的工艺可参考前述形成P型AlvGa1-vN层的工艺，不赘述。
再或者，形成每一子层的步骤还可以包括：依次形成P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，其中0.1≤v≤1、0.1≤u≤1、u≠v；优选的，0.3≤v＜0.9、0.3≤u＜0.9、u≠v。
具体的，在形成空穴注入层的过程中，Mg的掺杂浓度具体可以是1×1017cm-3～5×1020cm-3，优选1×1018cm-3～1×1020cm-3。
具体的，上述空穴注入层的周期数最好不超过100，或者说，空穴注入层的子层的数量最高不超过100个，一般为2～12个子层，优选为4～10个子层。
进一步的，形成空穴注入层的过程，还包括实施退火的步骤，该退火依次包括依次进行的高温退火和低温退火，其中高温退火的温度为850～950℃，时间为10s～20min，优选30s～10min，进一步为30s～5min；低温退火的温度为650～750℃，时间为1～60min，优选为2～30min。
具体的，上述退火可以是在每一子层形成后实施，也可以在子层形成过程中实施。以每一子层均包括P型AlvGa1-vN层和P型GaN层为例，可以在形成P型AlvGa1-vN层和P型GaN层后实施退火处理，即仅在每次形成P型GaN层后实施退火处理；也可以在形成P型AlvGa1-vN层后实施退火处理，在形成P型GaN层后也实施退火处理。
本发明对于上述铝源、镓源、氮源等不做特别限定，比如Ga源可以为三甲基镓TMGa，Al源可以为三甲基铝TMAl；氮源可以为氮气；硅源可以为硅烷SiH4；镁源可以为二茂镁Cp2Mg。
此外，该紫外LED的制备方法还包括清洗、镀电极、图案化、切割、封装等常规处理，均可以采用目前紫外LED加工过程中的常规工艺，不赘述。
本发明提供的紫外LED，通过采用周期性结构的空穴注入层，能够形成压电极化场、降低空穴激活能、提高空穴浓度、提升电子与空穴复合效率，最终提高紫外LED的内量子效率以及发光效率。通过进一步结合在空穴注入层形成过程中实施的退火处理，能够进一步提高紫外LED的内量子效率以及发光效率。在规格为1mm2、施加电流为350mA的测试条件下，本发明提供的紫外LED的亮度达到了80mW以上，甚至可达到100mW以上，远高于常规紫外LED在同样测试条件下的发光效率(约为50mW)，因而能够更好地用于杀菌、光疗等。
本发明提供的紫外LED的制备方法，能够使所获得的紫外LED具有较高的内量子效率和发光效率；并且该制备方法可以采用现有常规技术完成，因此便于实施和推广。
附图说明
图1为现有技术中紫外LED的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的紫外LED的结构示意图一；
图3为本发明实施例中提供的紫外LED的结构示意图二；
图4为本发明实施例中提供的紫外LED的结构示意图三；
图5为本发明实施例中提供的紫外LED的结构示意图四；
图6为本发明实施例中提供的紫外LED的结构示意图五；
图7为本发明实施例中提供的紫外LED的结构示意图六。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图2所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1。
该紫外LED采用MOCVD技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将反应室内的温度升至900℃，压力控制在400mbar，向反应室中同时通入三甲基铝(150mL/min)和氨气约3min，在蓝宝石衬底上形成厚度约为25nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度提高至1250℃，压力调节至200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基铝(200mL/min)和氨气约90min，形成非掺杂AlN层，其厚度约为1500nm；
3、将反应室内的温度降低至1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气约60min，在非掺杂AlN层上生长一层厚度约为1000nm的非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.52；
4、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气约80min，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1500nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.52，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
5、将反应室内的温度继续维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气约1min，并掺入硅烷，生长厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.58，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
6、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气约30s，生长厚度约为3nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.35％；
7、重复进行步骤5-6共8个循环，形成8个周期的量子阱结构；
8、继续将反应室内的温度维持在1150℃、压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气约1min，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，厚度约为12nm，x＝0.58；
9、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气约2min，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为30nm的P型AlzGa1-zN层作为电子阻挡层，其中z＝0.65，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
10、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气约1min，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.35，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
11、将反应室内的温度稳定降低至1000℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)和氨气0.5min，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为2nm的P型GaN层，其中Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
12、停止向反应室内通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至950℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为2min；
13、继续将反应室内的温度降低至750℃，压力维持在200mbar，继续向反应室中通入氮气，进行低温退火，退火时间为30min；
14、重复进行步骤10-13共计10个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括10个子层，每一子层包括自衬底向上依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层。
将紫外LED外延片加工成规格为1mm×1mm的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为280nm，亮度为100mW，外量子效率接近5％，正向电压为6.5V。此紫外LED具有高效的杀菌作用。
实施例2
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图3所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1，u≠v。
该紫外LED采用MOCVD技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将MOCVD反应室内的温度升至900℃，压力控制在400mbar，向反应室中同时通入三甲基铝(150ml/min)和氨气约1.5min，在蓝宝石衬底上形成厚度约为12.5nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度提高至1250℃，压力调节至200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基铝(200mL/min)和氨气，形成非掺杂AlN层，其厚度为2000nm；
3、将反应室内的温度降低至1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，在非掺杂AlN层上生长一层厚度约为1500nm的非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.52；
4、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(90mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1000nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.47，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
5、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.58，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
6、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，生长厚度约为3nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.35％；
7、重复进行步骤5-6共6个循环，形成6个周期的量子阱结构；
8、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，其厚度约为12nm，x＝0.58；
9、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为30nm的P型AlzGa1-zN层作为电子阻挡层，其中z＝0.65，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
10、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(100mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为4nm的P型AluGa1-uN层，其中u＝0.45，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
11、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.35，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
12、将反应室内的温度稳定降低至1000℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)和氨气约0.5min，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为2nm的P型GaN层，其中Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
13、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至900℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为1min；
14、将反应室内的温度降低至750℃，压力维持在200mbar，继续通入氮气，进行低温退火，退火时间为20min；
15、重复执行步骤10-14共6个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括6个子层，每一子层包括自衬底向上依次层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层。
将紫外LED外延片加工成规格为1mm2的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为280nm，亮度为100mW，外量子效率接近5％，正向电压为6.0V。此紫外LED具有高效的杀菌作用。
实施例3
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图4所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1，u≠v。
该紫外LED采用MOCVD外延技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将反应室内的温度升至950℃，压力控制在400mbar，向反应室中同时通入三甲基铝(150mL/min)和氨气，在蓝宝石衬底上形成厚度约为12.5nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度提高至1250℃，压力保持200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基铝(200mL/min)和氨气，形成非掺杂AlN层，厚度约为3000nm；
3、将反应室内的温度降低至1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，在非掺杂AlN层上生长一层厚度约为1500nm的非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.50；
4、维持反应室内的温度压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(90mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1000nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.45，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
5、将反应室内的温度维持在1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.55％，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
6、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，生长厚度约为2.8nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.33％；
7、重复执行步骤5-6共10个循环，形成10个周期的量子阱结构；
8、将反应室内的温度维持在1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，厚度约为12nm，x＝0.55；
9、将反应室内的温度维持在1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为30nm的P型AlzGa1-zN层作为电子阻挡层，其中z＝0.63，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
10、将反应室内的温度调节至1150℃，压力维持为200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(100mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为8nm的P型AluGa1-uN层其中u＝0.45％，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
11、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.35，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
12、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至950℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为3min；
13、将反应室内的温度降低至750℃，压力维持在200mbar，继续通入氮气，进行低温退火，退火时间为25min；
14、重复执行步骤10-13共8个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括8个子层，每一子层包括自衬底向上依次层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层。
将紫外LED外延片加工成规格为1mm2的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为280nm，亮度为110mW，正向电压为6.0V。此紫外LED具有高效的杀菌作用。
实施例4
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图5所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；其中：
空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层；
电子阻挡层包括交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜r＜1、0＜s＜1、r≠s。
该紫外LED采用MOCVD技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将MOCVD反应室内的温度升至950℃，压力控制在400mbar，向反应室中同时通入三甲基铝(150mL/min)和氨气，在蓝宝石衬底上形成厚度约为12.5nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度提高至1250℃，压力保持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基铝(200mL/min)和氨气，形成非掺杂AlN层，厚度约为3500nm；
3、将反应室内的温度降低至1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，在非掺杂AlN层上生长一层厚度约为1500nm的非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.50；
4、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(90mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1200nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.45，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
5、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在为200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.50，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
6、保持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，生长一层厚度约为2.5nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.25；
7、重复执行步骤5-6共8个循环，形成8个周期的量子阱结构；
8、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在为200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，厚度约为12nm，x＝0.50；
9、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气，生长一层厚度约为7.5nm的P型AlrGa1-rN层，其中r＝0.65，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
10、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(150mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为5nm的P型AlsGa1-sN层，其中s＝0.45，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
11、重复执行步骤9-10共5个循环，形成5个周期的电子阻挡层；
12、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(60mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.32％，，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
13、将反应室内的温度降低至1000℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为2nm的GaN层，其中Mg的掺杂浓度为3×1019cm-3；
14、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至900℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为1min；
15、将反应室内的温度降低至750℃，压力维持在200mbar，继续向反应室中通入氮气，进行低温退火，退火时间为5min；
16、重复执行步骤12-15共5个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括5个子层，每一子层包括自衬底向上依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层。
将此紫外LED外延片加工成规格为1mm×1mm的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为310nm，亮度为120mW，正向电压为6.0V。此紫外LED具有高效的光疗作用。
实施例5
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图6所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AlN层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；其中：
空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层；
电子阻挡层包括交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、0＜r＜1、0＜s＜1、u≠v、r≠s。
该紫外LED采用MOCVD技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将MOCVD反应室内的温度升至850℃，压力控制在400mbar，向反应室中同时通入三甲基铝(150ml/min)和氨气1.5min，在蓝宝石衬底上形成厚度约为12.5nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度提高至1250℃，压力保持200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基铝(200mL/min)和氨气，形成非掺杂AlN层，厚度约为4000nm；
3、将反应室内的温度降低至1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气。在非掺杂AlN层上生长一层厚度约为1500nm的非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.50；
4、维持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(90mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1000nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.45，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
5、将反应室内的温度维持在1100℃，压力调为200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.50，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
6、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，生长厚度约为2.5nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.25；
7、重复执行步骤5-6共8个循环，形成8个周期的量子阱结构；
8、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，厚度为12nm，x＝0.50；
9、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为7.5nm的P型AlrGa1-rN层，其中r＝0.55，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
10、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlsGa1-sN层，其中s＝0.50，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
11、重复执行步骤9-10共10个循环，形成10个周期的电子阻挡层；
12、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(80mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为5nm的P型AluGa1-uN层，其中u＝0.45％，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
13、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(60mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.32％，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
14、将反应室内的温度降低至1000℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为2nm的GaN层，其中Mg的掺杂浓度为3×1019cm-3；
15、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至900℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为1min；
16、将反应室内的温度降低至750℃，压力维持在200mbar，继续向反应室中通入氮气，进行低温退火，退火时间为5min；
17、重复执行步骤10-14共6个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括6个子层，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层；
将此紫外LED外延片加工成规格为1mm2的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为310nm，亮度为120mW，正向电压为6.0V。此紫外LED具有高效的光疗作用。
实施例6
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图7所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；其中：
空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层；
电子阻挡层包括交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、0＜r＜1、0＜s＜1、u≠v、r≠s。
该紫外LED采用MOCVD技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将MOCVD反应室内的温度升至850℃，压力控制在400mbar，向反应室中同时通入三甲基铝(150mL/min)和氨气，在蓝宝石衬底上形成厚度约为25nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度提高至1250℃，压力控制在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基铝(200mL/min)和氨气，形成非掺杂AlN层，厚度为5000nm；
3、将反应室内的温度降低至1140℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，生长一层厚度约非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.50；
4、维持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(90mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1200nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.45，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
5、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长一层厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.50，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
6、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，生长一层厚度约为2.5nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.25；
7、重复执行步骤5-6共8个循环，形成8个周期的量子阱结构；
8、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，厚度约为12nm，x＝0.50；
9、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为7.5nm的P型AlrGa1-rN层，其中r＝0.55，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
10、将反应室内的温度维持在1100℃，压力调为200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(150mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlsGa1-sN层，其中s＝0.45，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
11、重复执行步骤9-10共4个循环，形成4个周期的电子阻挡层；
12、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(80mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AluGa1-uN层，其中u＝0.45％，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
13、将反应室内的温度维持在1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(60mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.32％，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
14、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至850℃，压力调为200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为1min；
15、将反应室内的温度降低至650℃，压力调为200mbar，继续向反应室中通入氮气，进行低温退火，退火时间为4min；
16、重复执行步骤12-15共6个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括6个子层，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层。
将此紫外LED外延片加工成1mm2大小的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为310nm，亮度为110mW，正向电压为6.0V。此紫外LED具有高效的光疗作用。
实施例7
本实施例提供一种紫外LED，其结构示意图如图3所示，具体包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；其中：
空穴注入层包括至少一个子层，且自衬底向上的方向，每一子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层；
电子阻挡层包括交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、0＜r＜1、0＜s＜1、u≠v、r≠s。
该紫外LED采用MOCVD技术制备，具体工艺步骤如下：
1、将MOCVD反应室温度升至850℃，压力控制在400mbar向反应室中同时通入三甲基铝(150mL/min)和氨气，在蓝宝石衬底上形成厚度约为42nm的AlN缓冲层；
2、将反应室内的温度降低至1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，生长一层厚度约为3000nm的非掺杂AltGa1-tN层，其中t＝0.52；
3、维持反应室内的温度和压力不变，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)、三甲基铝(360mL/min)和氨气，并掺入硅烷，生长一层厚度约为1500nm的N型AlwGa1-wN层，其中w＝0.52，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3；
4、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长一层厚度约为12nm的AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.58，Si的掺杂浓度为1×1018cm-3；
5、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(50mL/min)和氨气，生长一层厚度约为3.0nm的AlyGa1-yN阱层，其中y＝0.35；
6、重复执行步骤5-6共12个循环，形成12个周期的量子阱结构；
7、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(200mL/min)和氨气，生长最后一层AlxGa1-xN垒层，其中x＝0.58，厚度约为12nm；
8、将反应室内的温度维持在1150℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(250mL/min)和氨气约2min，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为30nm的P型AlzGa1-zN层作为电子阻挡层，其中z＝0.65，Mg的掺杂浓度为1×1019cm-3；
9、将反应室内的温度降低至1110℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(80mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为5nm的P型AluGa1-uN层，其中u＝0.45，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
10、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至850℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为30s；
11、将反应室内的温度降低至650℃，压力维持在200mbar，继续通入氮气，进行低温退火，退火时间为3min；
12、将反应室内的温度升至1100℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(50mL/min)、三甲基铝(60mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为6nm的P型AlvGa1-vN层，其中v＝0.32，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3；
13、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至850℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为30s；
14、将反应室内的温度降低至650℃，压力维持在200mbar，继续通入氮气，进行低温退火，退火时间为3min；
15、将反应室内的温度升高至1000℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氢气、三甲基镓(100mL/min)和氨气，并掺入二茂镁Cp2Mg，生长一层厚度约为2nm的GaN层，其中Mg的掺杂浓度为3×1019cm-3；
16、停止向反应室中通入氢气、三甲基镓和氨气等源材料，将反应室内的温度降低至850℃，压力维持在200mbar，向反应室中通入氮气，进行高温退火，退火时间为30s；
17、将反应室内的温度降低至650℃，压力维持在200mbar，继续通入氮气，进行低温退火，退火时间为3min；
18、重复执行步骤9-17共4个循环，从而在电子阻挡层上形成空穴注入层，得到紫外LED外延片。其中空穴注入层包括4个子层，每一子层包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层。
将此紫外LED外延片加工成1mm2大小的紫外LED芯片，通入350mA的电流，该紫外LED芯片发光的波长为280nm，亮度为120mW，正向电压为6.0V。此紫外LED具有高效的杀菌作用
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种紫外LED，其特征在于，包括衬底以及自衬底向上依次层叠设置的非掺杂AltGa1- tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，所述空穴注入层包括至少一个子层，所述子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层中的至少两层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v≤1、0＜u≤1、u≠v。
2.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，自衬底向上的方向，每一所述子层均包括依次层叠设置的P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，其中0.1≤v≤1；
或者，自衬底向上的方向，每一所述子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层和P型AlvGa1-vN层，其中0.1≤v≤1、0.1≤u≤1、u≠v；
或者，自衬底向上的方向，每一所述子层均包括依次层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层，其中0.1≤v≤1、0.1≤u≤1、u≠v。
3.根据权利要求1所述的紫外LED，其特征在于，所述空穴注入层的总厚度为10～500nm；
和/或，所述空穴注入层的掺杂浓度为1×1017cm-3～5×1020cm-3。
4.根据权利要求1-3任一项所述的紫外LED，其特征在于，所述空穴注入层是在电子阻挡层上形成一个或多个所述子层并进行退火得到，
所述退火包括依次进行的高温退火和低温退火，其中所述高温退火的温度为850～950℃，时间为10s～20min；所述低温退火的温度为650～750℃，时间为1～60min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的紫外LED，其特征在于，所述电子阻挡层为P型AlzGa1- zN层，其中0＜z＜1；
或者，所述电子阻挡层为交替层叠设置的P型AlrGa1-rN层和P型AlsGa1-sN层，其中0＜r＜1、0＜s＜1、r≠s，交替次数为2～100次。
6.根据权利要求1-4任一项所述的紫外LED，其特征在于，所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层包括交替层叠设置的AlxGa1-xN垒层和AlyGa1-yN阱层，交替次数为2～50次，且所述AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层最靠近所述衬底的底层和最远离所述衬底的顶层均为AlxGa1-xN垒层；
所述AlxGa1-xN垒层的厚度为5～25nm，所述AlyGa1-yN阱层的厚度为1～5nm。
7.根据权利要求6所述的紫外LED，其特征在于，所述AlyGa1-yN阱层中的Al含量低于所述电子阻挡层中的Al含量；和/或，所述AlyGa1-yN阱层中的Al含量低于所述非掺杂AltGa1-tN层中的Al含量。
8.一种紫外LED的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在衬底上依次形成非掺杂AltGa1-tN层、N型AlwGa1-wN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱层、电子阻挡层和空穴注入层；
其中，所述空穴注入层包括至少一个子层，所述子层包括层叠设置的P型AluGa1-uN层、P型AlvGa1-vN层和P型GaN层中的至少两层；
0＜t＜1、0＜w＜1、0＜y＜x＜1、0＜v＜1、0＜u＜1、u≠v。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，形成所述空穴注入层包括形成至少一个所述子层的过程，其中形成每一所述子层的步骤包括：
依次形成所述P型AlvGa1-vN层和所述P型GaN层，其中0.1≤v＜1；
或者，依次形成所述P型AluGa1-uN层和所述P型AlvGa1-vN层，其中0.1≤v＜u＜1；
或者，依次形成所述P型AluGa1-uN层、所述P型AlvGa1-vN层和所述P型GaN层，其中0.1≤v＜u＜1。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，形成所述空穴注入层的过程，还包括实施退火的步骤，所述退火依次包括依次进行的高温退火和低温退火，其中所述高温退火的温度为850～950℃，时间为10s～20min；所述低温退火的温度为650～750℃，时间为1～60min。
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