CN112071966A - 紫外led外延结构、光源器件及紫外led外延结构制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体器件技术领域，涉及一种紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法，该紫外LED外延结构包括衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。该紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法提供的技术方案具有结构简单、生产成本低、综合力学性能好、晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法。
背景技术
发光二极管(简称LED)可以直接把电能转化为光能。LED芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，在它里面电子占主导地位。当这两个半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流流过导线作用于这个芯片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
LED作为一种新型光源，由于具有环保、节能、寿命长、启动速度快、等优势而得到了空前的发展。紫外LED由于UVC波段(200nm～280nm)波长短，能量高，短时间内破坏微生物机体(细菌、病毒等病原体)细胞中分子结构，因此可以通过破坏微生物的DNA和RNA而阻止其繁殖，以实现高效快速的广谱杀菌效果，从而对水、空气和物体表面进行杀菌消毒，使细胞无法再生，广泛应用于如水、空气等的杀菌消毒。数据显示，仅以30mW/cm2的UVC紫外辐照强度，一秒钟即可对绝大部分细菌(包括目前正在蔓延的冠状病毒)实现近乎100％的杀灭，效果非常显著，可广泛应用于医疗卫生领域。在个人健康和家庭卫生领域，紫外光可用于水杯碗筷消毒、空气净化除菌、杀灭瞒虫、鞋袜杀菌除臭、婴儿奶瓶消毒等。
但目前紫外LED正处于技术发展期，紫外LED外延结构一般都使用蓝宝石衬底或碳化硅衬底，但蓝宝石衬底或碳化硅衬底的核心技术均掌握在欧美、日韩等国际巨头手中，对我国LED产业发展形成专利壁垒；且现有的LED存在综合力学性能较差、晶格缺陷较大的问题。
因此，亟需一种新型的紫外LED外延结构。
发明内容
本发明实施例的目的在于解决现有紫外LED的综合力学性能较差、晶格缺陷较大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种紫外LED外延结构，采用了如下所述的技术方案：
该紫外LED外延结构包括：衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。
在一些实施例中，所述衬底基材的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁和铋；且所述硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。
在一些实施例中，所述紫外LED外延结构还包括层叠设置于所述p型电流扩展层顶面上的盖帽层；
所述盖帽层包括GaN层，且所述盖帽层厚度为10～30nm。
在一些实施例中，所述紫外LED外延结构还包括设置于所述衬底基材和n型电流扩展层之间的过渡层；
所述过渡层包括AlN层，所述过渡层的厚度为50～70nm。
在一些实施例中，所述有源发光结构包括层叠设置的第一有源发光层和第二有源发光层，且所述第一有源发光层层叠设置于所述n型电流扩展层的顶面上，所述第二有源发光层层叠设置于所述p型电流扩展层的底面上；
所述第一有源发光层包括交替层叠设置的至少一InxGa1-xN量子阱层和至少一AlGaN势垒层，其中，0.001≤x≤0.01；
所述第二有源发光层包括交替层叠设置的至少一InyGa1-yN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构；其中，0.001≤y≤0.01。
在一些实施例中，所述第一有源发光层的厚度为3000～5000nm；且所述第一有源发光层的每一InxGa1-xN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm；
所述第二有源发光层的厚度为4000～6000nm；且所述第二有源发光层的每一InyGa1-yN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm。
在一些实施例中，所述有源发光结构还包括层叠设置的第一联结层和第二联结层，所述第一联结层和所述第二联结层均设置于所述第一有源发光层和所述第二有源发光层之间；其中，所述第一联结层层叠设置于所述第一有源发光层的顶面上。
在一些实施例中，所述第一联结层包括AlN层，所述第一联结层的厚度为30～50nm；
所述第二联结层包括AlN层，所述第二联结层的厚度为5～10nm。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种光源器件，所述光源器件包括根据上述的紫外LED外延结构。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种紫外LED外延结构的制备方法，采用了如下所述的技术方案：该紫外LED外延结构的制备方法用于制备上述的紫外LED外延结构，所述制备方法包括如下步骤：
将硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋按质量比为50:38:6:3:2:1投入到矿热炉中制备衬底基材；
通过气相外延生长方法，在所述衬底基材依次生长n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层。
与现有技术相比，本发明实施例提供的紫外LED外延结构、光源器件及紫外LED外延结构的制备方法主要有以下有益效果：
该紫外LED外延结构通过采用合金材质的衬底层作为衬底基材，合金材料的衬底基材具有良好的综合力学性能，且晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小，能够适用于紫外LED外延结构，并提高该紫外LED外延结构的质量。总之，该紫外LED外延结构具有结构简单、生产成本低、综合力学性能好、晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本发明一个实施例中紫外LED外延结构的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例中紫外LED外延结构的结构示意图。
附图中的标号如下：
100、紫外LED外延结构；
1、衬底基材；2、过渡层；2a、AlN过渡层；3、n型电流扩展层；3a、n型GaN层；4、有源发光结构；41、第一有源发光层；42、第二有源发光层；43、第一联结层；43a、第一AlN联结层；44、第二联结层；44a、第二AlN联结层；5、p型电流扩展层；5a、p型GaN层；6、盖帽层；6a、GaN盖帽层。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明实施例提供一种紫外LED外延结构100，如图1所示，该紫外LED外延结构100包括衬底基材1以及依次层叠设置于所述衬底基材1顶面上的n型电流扩展层3、有源发光结构4和p型电流扩展层5；其中，所述衬底基材1包括合金材质的衬底层。
可以理解地，该紫外LED外延结构100的工作原理大致如下：该紫外LED外延结构100采用合金材质的衬底层作为衬底基材1，能够对设置于该衬底基材1上的n型电流扩展层3、有源发光结构4和p型电流扩展层5形成支撑和固定作用，有源发光结构4用于确保电子从n型电流扩展层3流向p型电流扩展层5时进行发光。
综上，相比现有技术，该紫外LED外延结构100至少具有以下有益效果：该紫外LED外延结构100通过采用合金材料的衬底层作为衬底基材1，合金材质的衬底层作为衬底基材1具有良好的综合力学性能，且具有晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点，能够适用于紫外LED外延结构100中，并提高该紫外LED外延结构100的质量。总之，该紫外LED外延结构100具有结构简单、生产成本低、综合力学性能好、晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在一些实施例中，所述衬底基材1的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁和铋；且所述硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。可以理解地，可以理解地，通过将硅、铝、铜、铁、镍、镁和铋按上述质量配比形成合金材质的衬底基材1，在保证良好的综合力学性能的同时，能够进一步降低晶格缺陷，降低热膨胀系数，提高强度及硬度；此外，该衬底基材1还具有原料易得、制备简单、价格低廉的特点，因此能够进一步降低成本。
在一些实施例中，过渡层2包括AlN层，过渡层2的厚度为50～70nm，例如可以是50nm、55nm、60nm、65nm、70nm等。可以理解地，过渡层2用于使衬底基材1和n型电流扩展层3之间的晶格相互匹配，以使在衬底基材1上顺利生长n型电流扩展层3；因此为了能够在衬底基材1顺利生长n型电流扩展层3，通过在衬底基材1表面设置AlN材质的过渡层2，能够提高衬底基材1和n型电流扩展层3之间的晶格匹配度，从而利于在衬底基材1上顺利生长n型电流扩展层3。
在一些实施例中，所述n型电流扩展层3包括n型GaN层3a，且所述n型电流扩展层3的厚度为30～80nm，例如可以是30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm等；所述p型电流扩展层5包括p型GaN层5a，且所述p型电流扩展层5的厚度为30～80nm，例如可以是30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm等。
在一些实施例中，紫外LED外延结构100还包括层叠设置于p型电流扩展层5顶面上的盖帽层6。可以理解地，盖帽层6用于对外延的过渡层2、N型电流扩展层3、有源发光结构4和P型电流扩展层5的厚度和掺杂浓度进行调整，使之适合出光要求，提高出光效率，同时适合芯片制造工艺的欧姆接触的需要。
在一些实施例中，所述盖帽层6包括GaN层，且所述盖帽层6厚度为10～30nm，例如可以为10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等。
在一些实施例中，如图1所示，所述有源发光结构4包括层叠设置的第一有源发光层41和第二有源发光层42，且所述第一有源发光层41层叠设置于所述n型电流扩展层3的顶面上，所述第二有源发光层42层叠设置于所述p型电流扩展层5的底面上。具体地，该紫外外延结构由下至上包括依次层叠的衬底基材1、过渡层2、n型电流扩展层3、第一有源发光层41、第二有源发光层42和p型电流扩展层5。
所述第一有源发光层41包括交替层叠设置的至少一InxGa1-xN量子阱层和至少一AlGaN势垒层，其中，0.001≤x≤0.01。需要说明的是，第一有源发光层41不限制InxGa1-xN量子阱层和AlGaN势垒层的具体层叠结构，例如，可以是第一有源发光层41的InxGa1-xN量子阱层层叠设置于n型电流扩展层3上，也可以是第一有源发光层41的AlGaN势垒层层叠设置于n型电流扩展层3上。
所述第二有源发光层42包括交替层叠设置的至少一InyGa1-yN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构；其中，0.001≤y≤0.01。需要说明的是，第二有源发光层42不限制InyGa1-yN量子阱层和AlGaN势垒层的具体层叠结构，例如，可以是第二有源发光层42的InyGa1-yN量子阱层层叠设置于第一有源发光层41上，也可以是第二有源发光层42的AlGaN势垒层层叠设置于第一有源发光层41上。
可以理解地，通过设置第一有源发光层41和第二有源发光层42配合形成有源发光结构4，两个有源发光层配合能够实现光量子效率翻倍，并能够改善有源发光结构4的电流扩展能力，从而能够提高紫外LED外延结构100的内量子效率，以及提高紫外LED外延结构100的出光效率。
在一些实施例中，所述第一有源发光层41的厚度为3000～5000nm，例如可以是3000nm、3500nm、4000nm、4500nm、5000nm等；且所述第一有源发光层41的每一InxGa1-xN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm，例如可以是20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、80nm、100nm等。所述第二有源发光层42的厚度为4000～6000nm；例如可以是4000nm、4500nm、5000nm、5500nm、6000nm等；且所述第二有源发光层42的每一InyGa1-yN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm，例如可以是20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、80nm、100nm等。可以理解地，将第一有源发光层41的厚度设置为3000～5000nm，第二有源发光层42的厚度设置为4000～6000nm，以使有源发光结构4能够进一步提高电流扩展能力，从而能够进一步提高紫外LED外延结构100的内量子效率，以及进一步提高紫外LED外延结构100的出光效率。
在一些实施例中，所述第一有源发光层41的InxGa1-xN量子阱层为In0.009Ga0.991N；所述第二有源发光层42的InyGa1-yN量子阱层为In0.008Ga0.992N。可以理解地，InxGa1-xN量子阱层为In0.009Ga0.991N和InyGa1-yN量子阱层为In0.008Ga0.992N配合作用，使得紫外LED外延结构100的内量子效率和输出功率提高较为明显。
在一些实施例中，如图2所示，所述有源发光结构4还包括层叠设置的第一联结层43和第二联结层44，所述第一联结层43和所述第二联结层44均设置于所述第一有源发光层41和所述第二有源发光层42之间；其中，所述第一联结层43层叠设置于所述第一有源发光层41的顶面上。可以理解地，该有源发光结构4具体层叠方式为第一有源发光层41、第一联结层43和第二联结层44和第二有源发光层42；通过设置第一联结层43和第二联结层44，以提高第一有源发光层41和第二有源发光层42之间的结合度，从而能够进一步改善该有源发光结构4的电流扩展能力，以便进一步提高该紫外LED外延结构100的内量子效率，以及进一步提高紫外LED外延结构100的出光效率。
在一些实施例中，如图2所示，所述第一联结层43包括AlN层，且所述第一联结层43的厚度为30～50nm，例如可以是30nm、35nm、40nm、45nm、50nm等；所述第二联结层44包括AlN层，且所述第二联结层44的厚度为5～10nm，例如可以是5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm等。可以理解地，第一联结层43和第二联结层44均为同样的AlN材料层，能够使第一有源发光层41和第二有源发光层42之间有效结合，从而改善该有源发光结构4的电流扩展能力。
基于上述的紫外LED外延结构100，本发明实施例还提供一种光源器件，其中，该光源器件包括上述的紫外LED外延结构100。
综上，相比现有技术，该光源器件至少具有以下有益效果：该光源器件包括上述的紫外LED外延结构100，通过采用合金材料的衬底层作为衬底基材1，合金材料的衬底基材1具有良好的综合力学性能，且具有晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点，能够适用于紫外LED外延结构100中；总之，该光源器件具有综合力学性能好，晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。
基于上述的紫外LED外延结构100，本发明实施例还提供一种紫外LED外延结构100的制备方法，其中，该紫外LED外延结构100的制备方法用于制备上述的紫外LED外延结构100。该制备方法包括如下步骤：
步骤S100.将硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋投入到矿热炉中制备衬底基材1；
具体地，将硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋按质量比为50:38:6:3:2:1的比例投入到炉温在1500～2500℃的矿热炉中，采用电热法制备该衬底基材1。衬底基材1的厚度为50～100μm。
步骤S200.通过气相外延生长方法，在所述衬底基材1生长过渡层2；
具体地，将上述衬底基材1送入MOCVD深紫外LED材料生长设备——外延炉(青岛杰生电气有限公司)里，并投入Al、NH3、N2和H2，控制温度为550～650℃条件下，在衬底基材1上生长过渡层2，该过渡层2为AlN层，其中，生成的过渡层2厚度为50～70nm。
步骤S300.通过气相外延生长方法，在所述过渡层2上生长n型电流扩展层3；
具体地，在过渡层2生长完成后，在外延炉中投入TMGa、NH3、N2和H2，控制温度在1000～1100℃的条件下，在该过渡层2上生长n型电流扩展层3，该n型电流扩展层3为n型GaN层3a，生成的n型电流扩展层3的厚度为30～80nm。
步骤S400.通过气相外延生长方法，在所述n型电流扩展层3生长有源发光结构4；其中，该有源发光结构4包括层叠设置的第一有源发光层41和第二有源发光层42，且所述第一有源发光层41层叠设置于所述n型电流扩展层3上；所述第一有源发光层41包括交替层叠设置的至少一InxGa1-xN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构，其中，0.001≤x≤0.01；所述第二有源发光层42包括交替层叠设置的至少一InyGa1-yN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构；其中，0.001≤y≤0.01。
具体地，在步骤S400中，在所述n型电流扩展层3生长有源发光结构4的步骤具体包括如下步骤：
S410.在n型电流扩展层3生长完成后，在外延炉中先投入NH3、N2和H2，再投入TEGa、TMIn，控制温度在750～920℃的条件下，在n型电流扩展层3上生长由InxGa1-xN量子阱层和AlGaN势垒层交替层叠的第一有源发光层41，生成的第一有源发光层41的厚度为3000～5000nm，且每一InxGa1-xN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm。
S420.当第一有源发光层41生长完成后，在外延炉中先投入NH3、N2和H2，再投入TEGa、TMIn，控制温度在750～920℃的条件下，在第一有源发光层41上生长由InyGa1-yN量子阱层和AlGaN势垒层交替层叠的第二有源发光层42，生成的第二有源发光层42的厚度为4000～6000nm，且每一InyGa1-yN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm。
进一步地，该有源发光结构4还包括层叠设置的第一联结层43和第二联结层44，所述第一联结层43和所述第二联结层44均设置于所述第一有源发光层41和所述第二有源发光层42之间；其中，所述第一联结层43层叠设置于所述第一有源发光层41上。
根据上述，具体地，在步骤S400中，在所述n型电流扩展层3生长有源发光结构4的步骤具体还包括如下步骤：
S430.当第一有源发光层41生长完成后，且在第二有源发光层42生长之前，还包括在第一有源发光层41上生长第一联结层43和第二联结层44。
具体包括如下步骤：
S4301.当第一有源发光层41生长完成后，在外延炉中投入Al和N2，控制温度在700～900℃的条件下，在第一有源发光层41上生长第一联结层43，该第一联结层43为AlN层，生成的第一联结层43的厚度为30～50nm；
S4302.当第一联结层43生长完成后，在外延炉中投入Al和N2，控制温度在700～800℃的条件下，在第一联结层43上生长第二联结层44，该第二联结层44为AlN层，生成的第二联结层44的厚度为5～10nm；
S500.通过气相外延生长方法，在所述有源发光结构4生长p型电流扩展层5；
具体地，当第二有源发光层42生长完成后，在外延炉中投入TMGa、NH3、N2和H2，控制温度在1100～1300℃的条件下，生长p型电流扩展层5，该p型电流扩展层5为p型GaN层5a，生成的p型电流扩展层5厚度30～80nm。
进一步地，该紫外LED外延结构100还包括层叠设置于所述p型电流扩展层5顶面上的盖帽层6。
根据上述，在步骤S500以后，该紫外LED外延结构100的制备方法还包括以下步骤：
S600.通过气相外延生长方法，在p型电流扩展层5生长盖帽层6。
具体地，当p型电流扩展层5生长完成后，在外延炉中投入TMGa、NH3、N2和H2，控制温度在700～800℃的条件下，生长盖帽层6，该盖帽层6为GaN层，生成的盖帽层6厚度为10～30nm。
综上，相比现有技术，该紫外LED外延结构100的制备方法至少具有以下有益效果：该紫外LED外延结构100的制备方法用于制备上述的紫外LED外延结构100，通过采用合金材料的衬底层作为衬底基材1，合金材料的衬底基材1具有良好的综合力学性能，且具有晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点，能够适用于紫外LED外延结构100中；总之，该紫外LED外延结构100的制备方法具有制备方法简单、生产成本低的特点，制备的紫外LED外延结构100的综合力学性能好，晶格缺陷小、强度高、硬度大、导热性好、热膨胀系数小的特点。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种紫外LED外延结构100，该紫外LED外延结构100为：以合金衬底层为衬底基材1，其中，该合金衬底层的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋，且硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。在该衬底基材1上依次生长n型GaN层3a、第一有源发光层41(4个周期结构的In0.009Ga0.991N量子阱层和AlGaN势垒层)、第二有源发光层42(4个周期结构的In0.008Ga0.992N量子阱层和AlGaN势垒层)、p型GaN层5a和GaN盖帽层6a。
将该紫外LED外延结构100按照常规工艺做出紫外芯片，测试紫外芯片参数，测得的芯片参数如下表一所示。
表一.紫外芯片的芯片参数
实施例2
本实施例提供一种紫外LED外延结构100，该紫外LED外延结构100为：以合金衬底层为衬底基材1，其中，该合金衬底层的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋，且硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。在该衬底基材1上依次生长AlN过渡层2a、n型GaN层3a、第一有源发光层41(4个周期结构的In0.009Ga0.991N量子阱层和AlGaN势垒层)、第一AlN联结层43a、第二AlN联结层44a、第二有源发光层42(4个周期结构的In0.008Ga0.992N量子阱层和AlGaN势垒层)、p型GaN层5a和GaN盖帽层6a。
将该紫外LED外延结构100按照常规工艺做出紫外芯片，测试紫外芯片参数，测得的芯片参数如下表二所示。
表二.紫外芯片的芯片参数
实施例3
本实施例提供一种紫外LED外延结构100，该紫外LED外延结构100为：以合金衬底层为衬底基材1，其中，该合金衬底层的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋，且硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。在该衬底基材1上依次生长AlN过渡层2a、n型GaN层3a、第一有源发光层41(5个周期结构的In0.008Ga0.992N量子阱层和AlGaN势垒层)、第一AlN联结层43a、第二AlN联结层44a、第二有源发光层42(6个周期结构的In0.009Ga0.991N量子阱层和AlGaN势垒层)、p型GaN层5a和GaN盖帽层6a。
将该紫外LED外延结构100按照常规工艺做出紫外芯片，测试紫外芯片参数，测得的芯片参数如下表三所示。
表三.紫外芯片的芯片参数
结论：由表一至表三可知，实施例1至3的具有本发明的紫外LED外延结构100的紫外芯片出光功率可以达到3.61～5.09mw，因此本发明的紫外LED外延结构100能够提高紫外LED芯片的出光效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构包括衬底基材以及依次层叠设置于所述衬底基材顶面上的n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层；其中，所述衬底基材包括合金材质的衬底层。
2.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述衬底基材的原材料包括硅、铝、铜、铁、镍、镁和铋；且所述硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋的质量比为50:38:6:3:2:1。
3.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构还包括层叠设置于所述p型电流扩展层顶面上的盖帽层；
所述盖帽层包括GaN层，且所述盖帽层厚度为10～30nm。
4.根据权利要求1所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述紫外LED外延结构还包括设置于所述衬底基材和n型电流扩展层之间的过渡层；
所述过渡层包括AlN层，所述过渡层的厚度为50～70nm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述有源发光结构包括层叠设置的第一有源发光层和第二有源发光层，且所述第一有源发光层层叠设置于所述n型电流扩展层的顶面上，所述第二有源发光层层叠设置于所述p型电流扩展层的底面上；
所述第一有源发光层包括交替层叠设置的至少一InxGa1-xN量子阱层和至少一AlGaN势垒层，其中，0.001≤x≤0.01；
所述第二有源发光层包括交替层叠设置的至少一InyGa1-yN量子阱层和至少一AlGaN势垒层形成的周期性结构；其中，0.001≤y≤0.01。
6.根据权利要求5所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述第一有源发光层的厚度为3000～5000nm；且所述第一有源发光层的每一InxGa1-xN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm；
所述第二有源发光层的厚度为4000～6000nm；且所述第二有源发光层的每一InyGa1-yN量子阱层和每一AlGaN势垒层的厚度均为20～100nm。
7.根据权利要求5所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述有源发光结构还包括层叠设置的第一联结层和第二联结层，所述第一联结层和所述第二联结层均设置于所述第一有源发光层和所述第二有源发光层之间；其中，所述第一联结层层叠设置于所述第一有源发光层的顶面上。
8.根据权利要求7所述的紫外LED外延结构，其特征在于，所述第一联结层包括AlN层，所述第一联结层的厚度为30～50nm；
所述第二联结层包括AlN层，所述第二联结层的厚度为5～10nm。
9.一种光源器件，其特征在于，所述光源器件包括根据权利要求1至8任一项所述的紫外LED外延结构。
10.一种紫外LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备根据权利要求1至8任一项所述的紫外LED外延结构；所述制备方法包括如下步骤：
将硅、铝、铜、铁、镍、镁、铋按质量比为50:38:6:3:2:1投入到矿热炉中制备衬底基材；
通过气相外延生长方法，在所述衬底基材的顶面上依次生长n型电流扩展层、有源发光结构和p型电流扩展层。
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