CN111769183A - 一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，通过在紫外LED的p型隧穿接触层表面形成AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构，以改善空穴重金属电极向氮化物材料中注入的效率，以推动氮化物基紫外LED的效率提升与应用。
Description
技术领域
本发明涉及光电子器件技术领域，尤其涉及的是一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法。
背景技术
紫外发光二极管（light emitting diode，以下简称LED），因其波长短、光子能量高、光束均匀等优点，在物理杀菌、高显色指数的照明以及高密度光存储等领域有着重要的应用。目前，大量的研究已经在晶体质量、高A1组分和短波长结构设计等技术方面取得了重要突破，成功制备300纳米以下的深紫外LED器件，实现毫瓦级的功率输出，并在可靠性方面取得很大进展。
但是，现有的紫外LED存在空穴重金属电极向氮化物材料中注入效率低的问题，在一定程度上限制了氮化物基紫外LED的效率提升与应用。
因此，现有的技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，以改善空穴重金属电极向氮化物材料中注入的效率。
本发明的技术方案如下：一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，具体包括以下步骤：
S1：在紫外LED的p型氮化物层表面铺设第一石墨烯层；
S2：通过外延的方式在第一石墨烯层表面生长AlN（氮化铝）层；
S3：利用AlN原子的扩散，在第一石墨烯层与p型氮化物层之间形成AlN二维材料，且对该AlN二维材料进行n型掺杂；
S4：去除第一石墨烯层；
S5：在二维AlN表面铺设一层第二石墨烯层；
S6：在第二石墨烯层的表面外延生长p型掺杂的InGaN（铟镓氮）层，使得InGaN原子扩散到AlN层与第二石墨烯层之间的界面形成InGaN二维材料；
S7：去除第二石墨烯层；
S8：在二维InGaN表面铺设一层第三石墨烯层；
S9：在第三石墨烯层的表面外延生长n型掺杂的AlN层，使得AlN原子扩散到InGaN层与第三石墨烯层之间的界面形成AlN二维材料；
S10：多次循环执行步骤S5至步骤S9，以在紫外LED的p型隧穿接触层表面形成AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述石墨烯层是多层二维材料，1≤石墨烯层的层数<1000。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述石墨烯层是n型掺杂材料。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述石墨烯层的掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述S10中，循环执行步骤S5至步骤S9的次数大于1小于1000。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述的AlN二维材料为n型掺杂。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述n型掺杂杂质为Si杂质或Zn杂质，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述InGaN二维材料为p型掺杂。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述p型掺杂杂质为Mg杂质，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其中，所述的AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构为空穴的隧穿异质结构。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，通过在紫外LED的p型隧穿接触层表面形成AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构，以改善空穴重金属电极向氮化物材料中注入的效率，以推动氮化物基紫外LED的效率提升与应用。
附图说明
图1是本发明中新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，具体包括以下步骤：
S1：在紫外LED的p型氮化物层表面铺设第一石墨烯层；
S2：通过外延的方式在第一石墨烯层表面生长AlN（氮化铝）层；
S3：利用AlN原子的扩散，在第一石墨烯层与p型氮化物层之间形成AlN二维材料，且对该AlN二维材料进行n型掺杂；
S4：去除第一石墨烯层；
S5：在二维AlN表面铺设一层第二石墨烯层；
S6：在第二石墨烯层的表面外延生长p型掺杂的InGaN（铟镓氮）层，使得InGaN原子扩散到AlN层与第二石墨烯层之间的界面形成InGaN二维材料；
S7：去除第二石墨烯层；
S8：在二维InGaN表面铺设一层第三石墨烯层；
S9：在第三石墨烯层的表面外延生长n型掺杂的AlN层，使得AlN原子扩散到InGaN层与第三石墨烯层之间的界面形成AlN二维材料；
S10：多次循环执行步骤S5至步骤S9，以在紫外LED的p型隧穿接触层表面形成AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构。
本技术方案中，利用上述所述的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，可以在紫外LED的p型隧穿接触层表面形成AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构，改善空穴重金属电极向氮化物材料中注入的效率，以推动氮化物基紫外LED的效率提升与应用。
在某些具体实施例中，所述第一石墨烯层或第二石墨烯层或第三石墨烯层直至第N石墨烯层均是多层二维材料，所述石墨烯层的层数大于等于1，且小于1000。
在某些具体实施例中，所述第一石墨烯层或第二石墨烯层或第三石墨烯层直至第N石墨烯层均是n型掺杂材料，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
在某些具体实施例中，所述S10中，循环执行步骤S5至步骤S9的次数大于1小于1000，即AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构的重复循环次数大于1小于1000。
在某些具体实施例中，所述的AlN二维材料为n型掺杂，其n型掺杂杂质为Si杂质或Zn杂质，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
在某些具体实施例中，所述InGaN二维材料为p型掺杂，p型掺杂杂质为Mg杂质，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
在某些具体实施例中，所述的AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构为空穴的隧穿异质结构。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：在紫外LED的p型氮化物层表面铺设第一石墨烯层；
S2：通过外延的方式在第一石墨烯层表面生长AlN（氮化铝）层；
S3：利用AlN原子的扩散，在第一石墨烯层与p型氮化物层之间形成AlN二维材料，且对该AlN二维材料进行n型掺杂；
S4：去除第一石墨烯层；
S5：在二维AlN表面铺设一层第二石墨烯层；
S6：在第二石墨烯层的表面外延生长p型掺杂的InGaN（铟镓氮）层，使得InGaN原子扩散到AlN层与第二石墨烯层之间的界面形成InGaN二维材料；
S7：去除第二石墨烯层；
S8：在二维InGaN表面铺设一层第三石墨烯层；
S9：在第三石墨烯层的表面外延生长n型掺杂的AlN层，使得AlN原子扩散到InGaN层与第三石墨烯层之间的界面形成AlN二维材料；
S10：多次循环执行步骤S5至步骤S9，以在紫外LED的p型隧穿接触层表面形成AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构。
2.根据权利要求1所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述石墨烯层是多层二维材料，1≤石墨烯层的层数<1000。
3.根据权利要求1所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述石墨烯层是n型掺杂材料。
4.根据权利要求3所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述石墨烯层的掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
5.根据权利要求1所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述S10中，循环执行步骤S5至步骤S9的次数大于1小于1000。
6.根据权利要求1所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述的AlN二维材料为n型掺杂。
7.根据权利要求6所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述n型掺杂杂质为Si杂质或Zn杂质，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
8.根据权利要求1所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述InGaN二维材料为p型掺杂。
9.根据权利要求8所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述p型掺杂杂质为Mg杂质，掺杂浓度为105cm-3到1020cm-3之间。
10.根据权利要求1所述的新型的紫外LED的p型隧穿接触层外延方法，其特征在于，所述的AlN/InGaN超晶格隧穿异质结构为空穴的隧穿异质结构。
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