CN110808320B - 深紫外led结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种深紫外LED结构及其制作方法，其中深紫外LED结构包括：深紫外AlGaN外延结构，包含：p型AlGaN层；n型Ga2O3纳米薄膜，位于所述深紫外AlGaN外延结构的上表面；其中，所述n型Ga2O3纳米薄膜与所述p型AlGaN层形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。通过利用n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，一方面该隧穿结作为空穴供给层提高了空穴浓度，另一方面该隧穿结作为表面电极接触层，与表面电极形成良好的欧姆接触，从而提高了深紫外LED的外部量子效率，同时n型Ga2O3纳米薄膜对深紫外波段的光有较高的透过率，不会对LED产生的光进行吸收。
Description
技术领域
本公开属于发光器件技术领域，涉及一种深紫外LED结构及其制作方法。
背景技术
紫外波长达到200-350纳米的光被称为深紫外波段，相比于长波紫外，深紫外波段的光源在达到地球表面时就被臭氧层大量的吸收，因此在环境中含量极其微弱。由于其具有极短的波长，极高的光子能量，深紫外光可以在杀菌消毒、净化、医用治疗等方面发挥独特的优势。
深紫外半导体发光二极管(LED)是LED的一个分支，相较于传统的汞灯光源具备诸多优点，例如高效、稳定、节能、环保以及体积小等，可以代替现行的所有紫外光源。然而，随着发光波长的变短，基于AlGaN材料体系制备的深紫外LED的外部量子效率(EQE)明显降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种深紫外LED结构及其制作方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种深紫外LED结构，包括：深紫外AlGaN外延结构10，包含：p型AlGaN层107；n型Ga2O3纳米薄膜21，位于所述深紫外AlGaN外延结构10的上表面；其中，所述n型Ga2O3纳米薄膜21与所述p型AlGaN层107形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
在本公开的一实施例中，所述p型AlGaN层107与所述n型Ga2O3纳米薄膜21之间还具有一辅助隧穿层108。
在本公开的一实施例中，所述辅助隧穿层108的材料为p型InGaN。
在本公开的一实施例中，所述深紫外AlGaN外延结构10，还包含：衬底101；缓冲层102，位于所述衬底101之上；本征AlGaN层103，位于所述缓冲层102之上；n型AlGaN层104，位于所述本征AlGaN层103之上；AlGaN量子阱层105，位于所述n型AlGaN层104之上；电子阻挡层106，位于所述AlGaN量子阱层105之上；所述p型AlGaN层107位于所述电子阻挡层106之上。
在本公开的一实施例中，所述衬底101包括异质衬底和同质衬底，所述衬底的材料包括如下材料中的一种：蓝宝石，硅单晶，尖晶石，碳化硅，氧化锌，AlN同质衬底；和/或，
所述缓冲层102的材料为AlN；和/或，
所述缓冲层的厚度为1微米～5微米；和/或，
所述本征AlGaN层103的厚度为100纳米～10微米；和/或，
所述n型AlGaN层104的厚度为100纳米～10微米；和/或，
所述AlGaN量子阱层105的厚度为10纳米～1微米；和/或，
所述电子阻挡层106的材料为p型AlGaN；和/或，
所述电子阻挡层106的厚度为1纳米～500纳米；和/或，
所述p型AlGaN层107的厚度为1纳米～500纳米。
在本公开的一实施例中，所述辅助隧穿层108的厚度为1纳米～500纳米；和/或，所述n型Ga2O3纳米薄膜21的厚度为10纳米～10微米。
在本公开的一实施例中，所述n型Ga2O3纳米薄膜21与深紫外AlGaN外延结构10具有一台面，所述台面由n型Ga2O3纳米薄膜21向下刻蚀至n型AlGaN层104上表面形成；在暴露出来的所述n型AlGaN层104的上表面沉积有n型电极30；在所述n型Ga2O3纳米薄膜21的上表面沉积有n型电极30。
在本公开的一实施例中，在所述台面上还沉积有钝化层。
在本公开的一实施例中，所述钝化层的材料包括如下材料的一种或几种：SixNy，SiO2。
在本公开的一实施例中，所述n型电极30的材料包括如下材料的一种或几种：Ti/Al、Cr/Au。
在本公开的一实施例中，所述台面的俯视面积为1-10000平方微米。
根据本公开的另一个方面，提供了一种深紫外LED结构的制作方法，包括：
制作深紫外AlGaN外延结构10，所述深紫外AlGaN外延结构10包含：p型AlGaN层107；
制作n型Ga2O3纳米薄膜21；
将n型Ga2O3纳米薄膜21与深紫外AlGaN外延结构10进行结合，使n型Ga2O3纳米薄膜21与p型AlGaN层107形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
在本公开的一实施例中，将n型Ga2O3纳米薄膜21与深紫外AlGaN外延结构10进行结合的方法，包括：
将深紫外AlGaN外延结构10的表面进行亲水处理；
采用柔性基质将n型Ga2O3纳米薄膜21提取出来；
用柔性基质将n型Ga2O3纳米薄膜21贴附在亲水处理过的深紫外AlGaN外延结构10表面上，使n型Ga2O3纳米薄膜21转印在深紫外AlGaN外延结构10表面；
将转印得到的结构进行退火，使n型Ga2O3纳米薄膜21与p型AlGaN层107形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
在本公开的一实施例中，所述制作n型Ga2O3纳米薄膜21的方法包括如下方法的一种：
采用机械剥离的方法将Ga2O3体材料中(100)晶向上的Ga2O3薄片剥离出来；以及
将Ga2O3薄片减薄至百纳米级别的厚度，得到n型Ga2O3纳米薄膜21；或者，
采用硅衬底上生长的百纳米级别的n型Ga2O3薄膜，通过湿法腐蚀去除硅衬底，得到n型Ga2O3纳米薄膜21。
在本公开的一实施例中，所述机械剥离的方法包括如下形式的一种或几种：金刚石解理、刀片解理以及胶带撕取。
在本公开的一实施例中，所述减薄的方法包括如下形式的一种或几种：化学机械抛光、胶带反复撕取。
在本公开的一实施例中，所述硅衬底上生长N型Ga2O3薄膜的方法为MBE或者MOCVD。
在本公开的一实施例中，所述亲水性处理的方法包括如下方法的一种或几种：采用化学试剂进行处理，或者采用等离子体轰击。
在本公开的一实施例中，所述柔性基质包括如下材料的一种或几种：热释放胶带、PDMS、PMMA、以及聚四氟乙烯。
在本公开的一实施例中，所述贴附的形式包括物理压印。
在本公开的一实施例中，所述退火的温度在50℃至1000℃。
在本公开的一实施例中，在转印得到的结构进行退火的步骤之后还包括如下步骤：
对n型Ga2O3纳米薄膜向下刻蚀至n型AlGaN层上表面，以制作台面；
在台面上沉积钝化层；
在暴露出来的n型AlGaN层的上表面沉积n型电极；
在n型Ga2O3纳米薄膜的上表面生长沉积n型电极。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的深紫外LED结构及其制作方法，具有以下有益效果：
(1)通过利用n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，该隧穿结作为表面电极接触层以及空穴供给层，一方面该隧穿结作为空穴供给层提高了空穴浓度，解决了宽禁带的p型AlGaN的掺杂浓度以及空穴的激活程度很低，使得该二极管的p型层具有很高的电阻，导致空穴注入效率很低的问题；另一方面该隧穿结作为表面电极接触层，不需要高阻值的AlGaN的p型层直接与电极进行接触，通过利用该隧穿结与表面电极形成良好的欧姆接触，从而提高了深紫外LED的外部量子效率(EQE)；
(2)氧化镓(Ga2O3)材料由于具有较高的禁带宽度(4.8-4.9eV)，对深紫外波段的光有较高的透过率，不会对LED产生的光进行吸收。
附图说明
图1为根据本公开一实施例所示的深紫外LED结构的示意图。
图2-图5分别为根据本公开一实施例所示的深紫外LED结构的制作方法对应的各步骤实施过程示意图。
图2为制备深紫外AlGaN外延结构的示意图。
图3为将n型Ga2O3纳米薄膜转印至深紫外AlGaN外延结构表面的示意图。
图4为对n型Ga2O3纳米薄膜向下刻蚀至n型AlGaN层，以制作台面的示意图。
图5为在台面上制作电极形成深紫外LED结构的示意图。
图6为根据本公开一实施例所示的通过机械剥离的方式得到n型Ga2O3纳米薄膜的示意图。
图7为根据本公开一实施例所示的通过湿法腐蚀的方式得到n型Ga2O3纳米薄膜的示意图。
【符号说明】
10-深紫外AlGaN外延结构；
101-衬底； 102-缓冲层；
103-本征AlGaN层； 104-n型AlGaN层；
105-AlGaN量子阱层； 106-电子阻挡层；
107-p型AlGaN层； 108-辅助隧穿层；
21-n型Ga2O3纳米薄膜；
201-硅衬底； 202-Ga2O3体材料；
30-n型电极。
具体实施方式
经过分析发现，宽禁带的P型AlGaN的掺杂浓度以及空穴的激活程度很低，使得该二极管的p型层具有很高的电阻，导致空穴注入效率很低。此外，高阻值的AlGaN的P型层难以与电极形成良好的欧姆接触，这也是难以获得高外量子效率的关键限制。因此深紫外LED中表面P型层的空穴浓度问题是限制LED应用与发展的关键问题。
基于上述分析，本公开提供了一种深紫外LED结构及其制作方法，通过利用n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，该隧穿结作为表面电极接触层以及空穴供给层，提高了深紫外LED的外部量子效率(EQE)。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
第一实施例
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种深紫外LED结构。
图1为根据本公开一实施例所示的深紫外LED结构的示意图。
参照图1所示，本公开的深紫外LED结构，包括：深紫外AlGaN外延结构10，包含：p型AlGaN层107；n型Ga2O3纳米薄膜21，位于所述深紫外AlGaN外延结构10的上表面；其中，所述n型Ga2O3纳米薄膜21与所述p型AlGaN层107形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
所述n型Ga2O3纳米薄膜为百纳米级别，例如本实施例中，所述n型Ga2O3纳米薄膜21的厚度为10纳米～10微米。
通过利用n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，该隧穿结作为表面电极接触层以及空穴供给层，一方面该隧穿结作为空穴供给层提高了空穴浓度，解决了宽禁带的p型AlGaN的掺杂浓度以及空穴的激活程度很低，使得该二极管的p型层具有很高的电阻，导致空穴注入效率很低的问题；另一方面该隧穿结作为表面电极接触层，不需要高阻值的AlGaN的p型层直接与电极进行接触，通过利用该隧穿结与表面电极形成良好的欧姆接触，提高了深紫外LED的外部量子效率。
此外，氧化镓(Ga2O3)材料由于具有较高的禁带宽度，禁带宽度为4.8-4.9eV，对深紫外波段的光有较高的透过率，不会对LED产生的光进行吸收。
本实施例中，参照图1所示，所述深紫外AlGaN外延结构10，包含：衬底101；缓冲层102，位于所述衬底101之上；本征AlGaN层103，位于所述缓冲层102之上；n型AlGaN层104，位于所述本征AlGaN层103之上；AlGaN量子阱层105，位于所述n型AlGaN层104之上；电子阻挡层106，位于所述AlGaN量子阱层105之上；p型AlGaN层107，位于所述电子阻挡层106之上。
当然，本实施例中的深紫外AlGaN外延结构10仅作为示例，在上述各个层之间还可以包含其它功能层或辅助层来提高LED器件的性能，或者省略掉某些层以简化结构，在本公开的其它实施例中，可以是其他形式的外延结构，只要是n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层的形式均在本公开的保护范围之内。
在本公开的一实施例中，所述衬底101包括但不限于异质衬底和同质衬底，所述衬底的材料包括如下材料中的一种：蓝宝石，硅单晶，尖晶石，碳化硅，氧化锌，AlN同质衬底。
在本公开的一实施例中，所述缓冲层102的材料为AlN。
在本公开的一实施例中，所述缓冲层的厚度为1微米～5微米。
在本公开的一实施例中，所述本征AlGaN层103的厚度为100纳米～10微米。
在本公开的一实施例中，所述n型AlGaN层104的厚度为100纳米～10微米。
在本公开的一实施例中，所述AlGaN量子阱层105的厚度为10纳米～1微米。
在本公开的一实施例中，所述电子阻挡层106的材料为p型AlGaN。
在本公开的一实施例中，所述电子阻挡层106的厚度为1纳米～500纳米。
在本公开的一实施例中，所述p型AlGaN层107的厚度为1纳米～500纳米。
在本公开的一实施例中，参照图1所示，所述p型AlGaN层107与所述n型Ga2O3纳米薄膜21之间还具有一辅助隧穿层108。
在本公开的一实施例中，所述辅助隧穿层108的材料为p型InGaN。
需要说明的是，在一些实施例中，可以没有辅助隧穿层108，n型Ga2O3纳米薄膜21与所述p型AlGaN层107直接接触形成隧穿结。
本实施例中，p型AlGaN层107、辅助隧穿层108和n型Ga2O3纳米薄膜21形成的隧穿结，辅助隧穿层108有利于降低n型Ga2O3与p型AlGaN的空间电荷区宽度，从而使载流子易隧穿过空间电荷区。
在本公开的一实施例中，所述辅助隧穿层108的厚度为1纳米～500纳米。
在本公开的一实施例中，参照图1所示，所述n型Ga2O3纳米薄膜21与深紫外AlGaN外延结构10具有一台面，所述台面由n型Ga2O3纳米薄膜21向下刻蚀至n型AlGaN层104上表面形成。
在暴露出来的所述n型AlGaN层104的上表面沉积有n型电极30；在所述n型Ga2O3纳米薄膜21的上表面沉积有n型电极30。
在本公开的一实施例中，在所述台面上还沉积有钝化层，该钝化层覆盖于n型AlGaN层104暴露的表面，n型Ga2O3纳米薄膜21的上表面，以及AlGaN量子阱层105、电子阻挡层106、p型AlGaN层107、辅助隧穿层108和n型Ga2O3纳米薄膜21的侧面，图中并未示意。
所述n型电极30可以通过在钝化层上开孔制备得到。
在本公开的一实施例中，所述钝化层的材料包括但不限于如下材料的一种或几种：SixNy，SiO2。
在本公开的一实施例中，所述n型电极30的材料包括但不限于如下材料的一种或几种：Ti/Al、Cr/Au。
在本公开的一实施例中，所述台面的俯视面积为1-10000平方微米。在一实例中，所述台面的俯视形状为圆形，当然也可以是其他规则形状或不规则形状，根据实际需要可以进行设置。
综上所述，本实施例的深紫外LED结构通过利用n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，该隧穿结作为表面电极接触层以及空穴供给层，一方面该隧穿结作为空穴供给层提高了空穴浓度，解决了宽禁带的p型AlGaN的掺杂浓度以及空穴的激活程度很低，使得该二极管的p型层具有很高的电阻，导致空穴注入效率很低的问题；另一方面该隧穿结作为表面电极接触层，不需要高阻值的AlGaN的p型层直接与电极进行接触，通过利用该隧穿结与表面电极形成良好的欧姆接触，提高了深紫外LED的外部量子效率；同时形成隧穿结的n型Ga2O3纳米薄膜对深紫外波段的光有较高的透过率，不会对LED产生的光进行吸收。
第二实施例
在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种深紫外LED结构的制作方法。
图2-图5分别为根据本公开一实施例所示的深紫外LED结构的制作方法对应的各步骤实施过程示意图。其中，图2为制备深紫外AlGaN外延结构的示意图。图3为将n型Ga2O3纳米薄膜转印至深紫外AlGaN外延结构表面的示意图。图4为对n型Ga2O3纳米薄膜向下刻蚀至n型AlGaN层，以制作台面的示意图。图5为在台面上制作电极形成深紫外LED结构的示意图。
参照图2-图5所示，本公开的深紫外LED结构的制作方法，包括：
步骤S21：制作深紫外AlGaN外延结构10，所述深紫外AlGaN外延结构10包含：p型AlGaN层107；
参照图2所示，步骤S21的制作过程为：在衬底101表面自下而上外延生长：缓冲层102、本征AlGaN层103、n型AlGaN层104、AlGaN量子阱层105、电子阻挡层106以及p型AlGaN层107。可选的，还可以在p型AlGaN层107上生长辅助隧穿层108。
在一实例中，制作深紫外AlGaN外延结构10的过程包括：
子步骤S211：准备蓝宝石衬底101；当然，衬底还可以是其他材料，例如为：硅单晶，尖晶石，碳化硅，氧化锌，AlN同质衬底。
子步骤S212：采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)工艺在蓝宝石衬底的上生长AlN缓冲层；
子步骤S213：采用MOCVD工艺在AlN缓冲层上生长本征AlGaN层；
子步骤S214：采用MOCVD工艺在本征AlGaN层上生长n型AlGaN层；
子步骤S215：采用MOCVD工艺在N型AlGaN层上生长AlGaN量子阱层；
子步骤S216：采用MOCVD工艺在AlGaN量子阱层上生长p型AlGaN电子阻挡层；
子步骤S217：采用MOCVD工艺在P型AlGaN电子阻挡层上生长p型AlGaN层；
子步骤S218：也可以再生长一层p型InGaN层作为辅助隧穿层。
步骤S22：制作n型Ga2O3纳米薄膜21；
图6为根据本公开一实施例所示的通过机械剥离的方式得到n型Ga2O3纳米薄膜的示意图。图7为根据本公开一实施例所示的通过湿法腐蚀的方式得到n型Ga2O3纳米薄膜的示意图。
在一实施例中，参照图6所示，采用机械剥离的方法将Ga2O3体材料202中(100)晶向上的Ga2O3薄片剥离出来；以及将Ga2O3薄片减薄至百纳米级别的厚度，得到n型Ga2O3纳米薄膜21。
在另一实施例中，参照图7所示，采用硅衬底201上生长的百纳米级别的n型Ga2O3薄膜，通过湿法腐蚀去除硅衬底，得到n型Ga2O3纳米薄膜21。其中，该硅衬底201为(111)晶向的单晶硅。
在本公开的一实施例中，所述机械剥离的方法包括如下形式的一种或几种：金刚石解理、刀片解理以及胶带撕取。
在本公开的一实施例中，所述减薄的方法包括如下形式的一种或几种：化学机械抛光、胶带反复撕取。
在本公开的一实施例中，所述硅衬底上生长n型Ga2O3薄膜的方法为MBE或者MOCVD。
步骤S23：将n型Ga2O3纳米薄膜21与深紫外AlGaN外延结构10进行结合，使n型Ga2O3纳米薄膜21与p型AlGaN层107形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层；
本实施例中，将n型Ga2O3纳米薄膜21与深紫外AlGaN外延结构10进行结合的方法包括：
将深紫外AlGaN外延结构10的表面进行亲水处理；
采用柔性基质将n型Ga2O3纳米薄膜21提取出来；
用柔性基质将n型Ga2O3纳米薄膜21贴附在亲水处理过的深紫外AlGaN外延结构10表面上，使n型Ga2O3纳米薄膜21转印在深紫外AlGaN外延结构10表面；
将转印得到的结构进行退火，使n型Ga2O3纳米薄膜21与p型AlGaN层107形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。相比p型AlGaN，n型Ga2O3更易于与电极形成良好的欧姆接触，同时载流子也可以通过隧穿结进入有源区，增加有源区的空穴注入能力，从而增加有源区发射的光子数，提高LED的发光能力。
在本公开的一实施例中，所述亲水性处理的方法包括如下方法的一种或几种：采用化学试剂进行处理，或者采用等离子体轰击。
在本公开的一实施例中，所述柔性基质包括如下材料的一种或几种：热释放胶带、PDMS、PMMA、以及聚四氟乙烯。
在本公开的一实施例中，所述贴附的形式包括物理压印。
在本公开的一实施例中，所述退火的温度在50℃至1000℃。
在本公开的一实施例中，在转印得到的结构进行退火的步骤S23之后还包括如下步骤：
步骤S24：对n型Ga2O3纳米薄膜向下刻蚀至n型AlGaN层上表面，以制作台面；
参照图4所示，对n型Ga2O3纳米薄膜向下刻蚀至n型AlGaN层上表面，得到台面，所述台面的上下表面分别对应：n型Ga2O3纳米薄膜的上表面和n型AlGaN层的上表面，所述台面的侧面对应AlGaN量子阱层105、电子阻挡层106、p型AlGaN层107、辅助隧穿层108和n型Ga2O3纳米薄膜21的侧面。
步骤S25：在台面上沉积钝化层；
图中并未示意钝化层的结构，该钝化层可以沿着台面的上表面、侧面和下表面进行沉积，采用薄膜生长方法实现钝化层的沉积，例如等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)、MOCVD或MBE等，钝化层材料包括但不限于SixNy，SiO2。
步骤S26：在暴露出来的n型AlGaN层的上表面沉积n型电极；在n型Ga2O3纳米薄膜的上表面沉积n型电极；
参照图5所示，在n型Ga2O3纳米薄膜21的上表面沉积n型电极30，在暴露出来的n型AlGaN层104的上表面沉积n型电极30，完成LED器件的制作。
综上所述，本公开提供了一种深紫外LED结构及其制作方法，通过利用n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层形成隧穿结，该隧穿结作为表面电极接触层以及空穴供给层，一方面该隧穿结作为空穴供给层提高了空穴浓度，解决了宽禁带的p型AlGaN的掺杂浓度以及空穴的激活程度很低，使得该二极管的p型层具有很高的电阻，导致空穴注入效率很低的问题；另一方面该隧穿结作为表面电极接触层，不需要高阻值的AlGaN的p型层直接与电极进行接触，通过利用该隧穿结与表面电极形成良好的欧姆接触，提高了深紫外LED的EQE；氧化镓材料对深紫外波段的光有较高的透过率，不会对LED产生的光进行吸收；通过转印方式将n型Ga2O3纳米薄膜与p型AlGaN层结合的方式，形成n型Ga2O3与p型AlGaN的隧穿结，载流子可以通过隧穿结进入有源区，增加有源区的空穴注入能力，从而增加有源区发射的光子数，提高LED的发光能力。同时n型Ga2O3会与电极形成良好的欧姆接触。
除非另作定义，本公开实施例以及附图中，同一标号代表同一含义。为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大；并且，本公开一些实施例的附图中，只示出了与本公开构思相关的结构，其他结构可参考通常设计。另外，一些附图只是示意出本公开实施例的基本结构，而省略了细节部分。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语表示开放的意义，除了明确列举的元件、部件、部分或项目外，并不排除其他元件、部件、部分或者项目。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。可以理解，当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种深紫外LED结构，其特征在于，包括：
深紫外AlGaN外延结构（10），包含：p型AlGaN层（107）；
n型Ga2O3纳米薄膜（21），位于所述深紫外AlGaN外延结构（10）的上表面；
其中，所述n型Ga2O3纳米薄膜（21）与所述p型AlGaN层（107）形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
2.根据权利要求1所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述p型AlGaN层（107）与所述n型Ga2O3纳米薄膜（21）之间还具有一辅助隧穿层（108）。
3.根据权利要求2所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述辅助隧穿层（108）的材料为p型InGaN。
4.根据权利要求1所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述深紫外AlGaN外延结构（10），还包含：
衬底（101）；
缓冲层（102），位于所述衬底（101）之上；
本征AlGaN层（103），位于所述缓冲层（102）之上；
n型AlGaN层（104），位于所述本征AlGaN层（103）之上；
AlGaN量子阱层（105），位于所述n型AlGaN层（104）之上；
电子阻挡层（106），位于所述AlGaN量子阱层（105）之上；
所述p型AlGaN层（107）位于所述电子阻挡层（106）之上。
5.根据权利要求4所述的深紫外LED结构，其特征在于，
所述衬底（101）为异质衬底或同质衬底，所述衬底的材料包括如下材料中的一种：蓝宝石，硅单晶，尖晶石，碳化硅，氧化锌，氮化铝；和/或，
所述缓冲层（102）的材料为AlN；和/或，
所述缓冲层的厚度为1微米~5微米；和/或，
所述本征AlGaN层（103）的厚度为100纳米~10微米；和/或，
所述n型AlGaN层（104）的厚度为100纳米~10微米；和/或，
所述AlGaN量子阱层（105）的厚度为10纳米~1微米；和/或，
所述电子阻挡层（106）的材料为p型AlGaN；和/或，
所述电子阻挡层（106）的厚度为1纳米~500纳米；和/或，
所述p型AlGaN层（107）的厚度为1纳米~500纳米。
6.根据权利要求2所述的深紫外LED结构，其特征在于，
所述辅助隧穿层（108）的厚度为1纳米~500纳米；和/或，
所述n型Ga2O3纳米薄膜（21）的厚度为10纳米~10微米。
7.根据权利要求4所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述n型Ga2O3纳米薄膜（21）与深紫外AlGaN外延结构（10）具有一台面，所述台面由n型Ga2O3纳米薄膜（21）向下刻蚀至n型AlGaN层（104）上表面形成；在暴露出来的所述n型AlGaN层（104）的上表面生长有n型电极（30）；在所述n型Ga2O3纳米薄膜（21）的上表面生长有n型电极（30）。
8.根据权利要求7所述的深紫外LED结构，其特征在于，在所述台面上还沉积有钝化层。
9.根据权利要求8所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述钝化层的材料包括如下材料的一种或几种：SixNy，SiO2。
10.根据权利要求7所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述n型电极（30）的材料包括如下材料的一种或几种：Ti/Al、Cr/Au。
11.根据权利要求7所述的深紫外LED结构，其特征在于，所述台面的俯视面积为1平方微米-10000平方微米。
12.一种深紫外LED结构的制作方法，其特征在于，包括：
制作深紫外AlGaN外延结构（10），所述深紫外AlGaN外延结构（10）包含：p型AlGaN层（107）；
制作n型Ga2O3纳米薄膜（21）；
将n型Ga2O3纳米薄膜（21）与深紫外AlGaN外延结构（10）进行结合，使n型Ga2O3纳米薄膜（21）与p型AlGaN层（107）形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
13.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于，将n型Ga2O3纳米薄膜（21）与深紫外AlGaN外延结构（10）进行结合的方法包括：
将深紫外AlGaN外延结构（10）的表面进行亲水处理；
采用柔性基质将n型Ga2O3纳米薄膜（21）提取出来；
用柔性基质将n型Ga2O3纳米薄膜（21）贴附在亲水处理过的深紫外AlGaN外延结构（10）表面上，使n型Ga2O3纳米薄膜（21）转印在深紫外AlGaN外延结构（10）表面；以及
将转印得到的结构进行退火，使n型Ga2O3纳米薄膜（21）与p型AlGaN层（107）形成隧穿结，作为表面电极接触层及空穴供给层。
14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，所述制作n型Ga2O3纳米薄膜（21）的方法包括如下方法的一种：
采用机械剥离的方法将Ga2O3体材料中（100）晶向上的Ga2O3薄片剥离出来；以及
将Ga2O3薄片减薄至百纳米级别的厚度，得到n型Ga2O3纳米薄膜（21）；或者，
采用硅衬底上生长的百纳米级别的n型Ga2O3薄膜，通过湿法腐蚀去除硅衬底，得到n型Ga2O3纳米薄膜（21）。
15.根据权利要求14所述的制作方法，其特征在于，
所述机械剥离的方法包括如下形式的一种或几种：金刚石解理、刀片解理以及胶带撕取；
所述减薄的方法包括如下形式的一种或几种：化学机械抛光、胶带反复撕取；
所述硅衬底上生长N型Ga2O3薄膜的方法为MBE或者MOCVD；
所述亲水处理的方法包括如下方法的一种或几种：采用化学试剂进行处理，或者采用等离子体轰击；
所述柔性基质包括如下材料的一种或几种：热释放胶带、PDMS、PMMA、以及聚四氟乙烯；
所述贴附的形式包括物理压印；
所述退火的温度在50℃至1000℃。
16.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，在转印得到的结构进行退火的步骤之后还包括如下步骤：
对n型Ga2O3纳米薄膜向下刻蚀至n型AlGaN层上表面，以制作台面；
在台面上沉积钝化层；
在暴露出来的n型AlGaN层的上表面沉积n型电极；
在n型Ga2O3纳米薄膜的上表面沉积n型电极。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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