CN113675314A - 一种uvc-led器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种UVC‑LED器件，所述UVC‑LED器件包括由上至下依次叠层连接的：衬底层、n型半导体层、量子阱、P型半导体层、覆盖层、氧化镓反射层、p电极和散热基板。所述UVC‑LED器件还包括n电极，所述n电极的两端分别连接于所述n型半导体层和所述散热基板。本发明的UVC‑LED器件采用宽带隙的氧化镓取代ITO作为反射层，降低了对280nm光波长的吸收，增加了UVC‑LED的出光量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光器件技术领域，具体涉及一种UVC-LED器件。
背景技术
UVC LED的发光原理是，电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量释放出去，通过改变材料配比，可以释放出不同波段的紫外线和可见光。通常，UVC LED的发光峰值波长是280nm，发出光由两个部分构成：第一部分为量子阱发出的光经过n型半导体层和衬底层射出；第二部分为量子阱发出的光经过p型半导体层后，经过反射层和背电极层的反射后，再反射向n型半导体层和衬底层射出。
其中，典型的UVC LED器件都是使用ITO和Al叠层作为背反射层和背电极。ITO是一种透明的电极材料，具有高的导电率、高的机械硬度和良好的化学稳定性。但是ITO对280nm光波长的吸收很大，例如在ITO薄膜厚度为110纳米情况下，光在ITO薄膜层的透射率只有10％，所以经过反射层和背电极层之间反射的出光量很小。
发明内容
为了解决现有UVC-LED器件结构中使用的ITO薄膜对280nm光波长的吸收很大，造成UVC-LED出光量很小的问题，本发明提出了一种UVC-LED器件。所述UVC-LED器件包括由上至下依次叠层连接的：衬底层、n型半导体层、量子阱、P型半导体层、覆盖层、氧化镓反射层、p电极和散热基板。所述UVC-LED器件还包括n电极，所述n电极的两端分别连接于所述n型半导体层和所述散热基板。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述氧化镓反射层掺杂有增加氧化镓导电性的掺杂质。
作为本发明氧化镓反射层掺杂有掺杂质的UVC-LED器件的进一步改进，所述掺杂质为Sn、Zn或Si。
作为本发明氧化镓反射层掺杂有掺杂质的UVC-LED器件的进一步改进，所述掺杂质通过溅射、离子植入、原子层沉积、化学气相沉积或者激光脉冲沉积的方式掺杂进入所述氧化镓反射层中。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述衬底层为Al2O3衬底层。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述n型半导体层为Si掺杂的AlGaN半导体层；所述量子阱为AlGaN层和GaN层交替形成的多量子阱；所述P型半导体层为p-GaN半导体层。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述覆盖层为GaN覆盖层。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述p电极的材质为铝。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述散热基板为AlN陶瓷散热基板。氮化铝陶瓷基片具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介质损耗，是新一代led照明、大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件理想的散热和封装材料。
作为本发明的UVC-LED器件的进一步改进，所述UVC-LED器件还包括分开设置的第一金属板和第二金属板；所述第一金属板设置于所述p电极和所述散热基板之间；所述第二金属板设置于所述n电极和所述散热基板之间。
本发明的有益效果是：本发明设计的UVC-LED采用宽带隙的氧化镓取代ITO，增加了UVC-LED的出光量。同时为了增加氧化镓导电性，对氧化镓进行掺杂，例如Sn、Zn、Si掺杂氧化镓薄膜，其对280nm波长光的穿透率>80％，方块电阻为200Ω/□。
附图说明
图1是本发明的UVC-LED器件的一种层叠结构图。
附图标记：衬底层1、n型半导体层2、量子阱3、P型半导体层4、覆盖层5、氧化镓反射层6、p电极7、散热基板8、n电极9、第一金属板10、第二金属板11。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本实施例提出了一种UVC-LED器件。如图1所示，所述UVC-LED器件包括由上至下依次叠层连接的：衬底层1、n型半导体层2、量子阱3、P型半导体层4、覆盖层5、氧化镓反射层6、p电极7和散热基板8。所述UVC-LED器件还包括n电极9，所述n电极9的两端分别连接于所述n型半导体层2和所述散热基板8。
由于现有的UVC-LED器件都是使用ITO和Al叠层作为背电极和背反射层，但是ITO对280nm光波长的吸收很大，本实施例的UVC-LED器件采用宽带隙的氧化镓取代ITO，降低了对280nm光波长的吸收，增加了UVC-LED的出光量。
同时为了增加氧化镓导电性，所述氧化镓反射层6掺杂有增加氧化镓导电性的掺杂质。所述掺杂质为Sn、Zn或Si。所述掺杂质通过溅射、离子植入、原子层沉积、化学气相沉积或者激光脉冲沉积的方式掺杂进入所述氧化镓反射层6中。掺杂后氧化镓反射层6对280nm波长光的穿透率>80％，远大于ITO薄膜层对280nm波长光10％的透射率，掺杂后氧化镓反射层6的方块电阻为200Ω/□，降低了光损耗，大大增加了UVC-LED的出光量。
其中，在本实施例中，所述衬底层1可以为Al2O3衬底层，在其他实施例中，还可以是蓝宝石衬底层等。衬底层1和n型半导体层2之间还可以有外延层等。
在本实施例中，所述n型半导体层2为Si掺杂的AlGaN半导体层，记为n-AlGaN:Si；所述量子阱3为AlGaN层和GaN层交替形成的多量子阱；所述p型半导体层4为p-GaN半导体层。在其他实施例中，所述n型半导体层2、量子阱3和p型半导体层4还可以是其他材质的半导体。
在本实施例中，所述覆盖层5为GaN覆盖层5，所述p电极7的材质为铝。在其他实施例中，所述覆盖层5和p电极7还可以是其他材质的材料。如图1所示，本实施例的UVC-LED发光的波长是280nm，出光由两个部分构成：T1直接出光，T2经过反射(R1，R2)后出光。现有的UVC-LED器件都是使用ITO和Al叠层作为背电极和背反射层，但是ITO对280nm光波长的吸收很大，所以R2很小。本实施例的UVC-LED采用宽带隙的氧化镓取代ITO，降低了对280nm光波长的吸收，增加了UVC-LED的出光量，具有广阔的应用前景。
在本实施例中，所述散热基板8为AlN陶瓷散热基板8。氮化铝陶瓷基片具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介质损耗，是新一代led照明、大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件理想的散热和封装材料。
所述UVC-LED器件还包括分开设置的第一金属板10和第二金属板11。所述第一金属板10设置于所述p电极7和所述散热基板8之间；所述第二金属板11设置于所述n电极9和所述散热基板8之间。p电极7可以是沉积覆盖于氧化镓反射层6表面，并通过第一金属板10焊接于所述散热基板8。n电极9可以是沉积覆盖于n型半导体层2表面，并通过第二金属板11焊接于所述散热基板8上。
以上对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范围，而仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种UVC-LED器件，其特征在于，所述UVC-LED器件包括由上至下依次叠层连接的：衬底层、n型半导体层、量子阱、P型半导体层、覆盖层、氧化镓反射层、p电极和散热基板；
所述UVC-LED器件还包括n电极，所述n电极的两端分别连接于所述n型半导体层和所述散热基板。
2.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述氧化镓反射层掺杂有增加氧化镓导电性的掺杂质。
3.根据权利要求2所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述掺杂质为Sn、Zn或Si。
4.根据权利要求2所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述掺杂质通过溅射、离子植入、原子层沉积、化学气相沉积或者激光脉冲沉积的方式掺杂进入所述氧化镓反射层中。
5.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述衬底层为Al2O3衬底层。
6.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于：所述n型半导体层为Si掺杂的AlGaN半导体层；所述量子阱为AlGaN层和GaN层交替形成的多量子阱；所述P型半导体层为p-GaN半导体层。
7.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述覆盖层为GaN覆盖层。
8.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述p电极的材质为铝。
9.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述散热基板为AlN陶瓷散热基板。
10.根据权利要求1所述的UVC-LED器件，其特征在于，所述UVC-LED器件还包括分开设置的第一金属板和第二金属板；所述第一金属板设置于所述p电极和所述散热基板之间；所述第二金属板设置于所述n电极和所述散热基板之间。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115548177A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-30 | 深圳大学 | 深紫外发光二极管及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050017262A1 (en) * | 2003-07-24 | 2005-01-27 | Shih-Chang Shei | [led device, flip-chip led package and light reflecting structure] |
| US20050279990A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Yu-Chuan Liu | High brightness light-emitting device and manufacturing process of the light-emitting device |
| KR20140037482A (ko) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
| CN106868593A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高电导率的共掺杂氧化镓晶体及其制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050017262A1 (en) * | 2003-07-24 | 2005-01-27 | Shih-Chang Shei | [led device, flip-chip led package and light reflecting structure] |
| US20050279990A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Yu-Chuan Liu | High brightness light-emitting device and manufacturing process of the light-emitting device |
| KR20140037482A (ko) * | 2012-09-19 | 2014-03-27 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
| CN106868593A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高电导率的共掺杂氧化镓晶体及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115548177A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-30 | 深圳大学 | 深紫外发光二极管及其制备方法 |
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