CN115832136B - 一种AlGaN基紫外发光二极管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AlGaN基紫外发光二极管及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，该二极管包括衬底及设于衬底之上的N型半导体层，二极管还包括：依次层叠于N型半导体层之上的低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层；其中，阱前电子阻挡层为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，阱前电子减速层为AlGaN/AlGaN超晶格结构，空穴储备层为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。本发明解决了现有技术中发光二极管中有源区内空穴浓度较低，有源区内电子与空穴浓度不匹配，导致发光二极管发光效率较低的技术问题。

Description

一种AlGaN基紫外发光二极管及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种AlGaN基紫外发光二极管及其制备方法。

背景技术

基于III族氮化物半导体材料的紫外发光二极管具有小巧便携、易于集成、无汞环保、低功耗、切换迅速等一系列优异的特性，发光波长覆盖长波紫外线（UVA，315-400nm）、中波紫外线（UVB，280-315nm）至短波紫外线（UVC，210-280nm）波段，在杀菌消毒、医疗卫生、工业催化、光固化、非视距通信和生化检测等领域有广泛的应用需求，被视为替代汞灯等传统紫外光源的理想选择。

对于AlGaInN材料体系来说，由于电子相比空穴具有更高的迁移率和更小的有效质量，同时电子较容易激活且具有更高的浓度，导致注入到有源区中的电子空穴浓度极其不匹配，靠近N型半导体层的量子阱几乎不发光，而电子可以轻易的注入到有源区甚至进入到P型半导体层造成电子泄漏。而且，紫外发光二极管获取高质量高空穴浓度的P型材料十分困难，因为在紫外和深紫外光谱区域，随着AlGaN的Al组分的增加，Mg的离化率大幅降低，导致P型AlGaN中空穴浓度普遍较低，一般在1×10¹⁷/cm³量级左右。此外，作为发光二极管主要功能层的电子阻挡层，除了会阻挡电子注入至P型层发光之外，还会起到阻挡空穴注入至有源区的作用，进一步降低有源区中的空穴浓度，导致有源区中电子空穴浓度不匹配的问题更为严峻，从而导致发光效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种AlGaN基紫外发光二极管及其制备方法，以解决现有技术中发光二极管中有源区内空穴浓度较低，有源区内电子与空穴浓度不匹配，导致发光二极管发光效率较低的技术问题。

本发明的一方面在于提供一种AlGaN基紫外发光二极管，所述发光二极管包括衬底及设于所述衬底之上的N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层；

其中，所述阱前电子阻挡层为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，所述阱前电子减速层为AlGaN/AlGaN超晶格结构，所述空穴储备层为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。

根据上述技术方案的一方面，所述阱前电子阻挡层为3-5阶Al组分梯形递增再递减的Al_xGa_1-xN多层结构，其中，0.6≤x≤1，所述阱前电子阻挡层的厚度为5nm-200nm。

根据上述技术方案的一方面，所述阱前电子阻挡层为5阶Al组分梯形递增再递减的Al_xGa_1-xN多层结构，包括第一阱前电子阻挡子层、第二阱前电子阻挡子层、第三阱前电子阻挡子层、第四阱前电子阻挡子层与第五阱前电子阻挡子层，其中：

所述第一阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.6≤x≤0.8，所述第一阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-50nm；

所述第二阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.8≤x≤0.1，所述第二阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-30nm；

所述第三阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，x=1，所述第三阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-10nm；

所述第四阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.8≤x≤1，所述第四阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-30nm；

所述第五阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.6≤x≤0.8，所述第五阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-50nm。

根据上述技术方案的一方面，所述阱前电子减速层为15-40周期的Al_x1GaN/Al_x2GaN超晶格结构。

根据上述技术方案的一方面，每个周期内AlGaN材料中Al组分x1的取值范围为0.3-0.6，每个周期内Al_x1GaN的厚度为1nm-4nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x2的取值范围为0.5-0.8，每个周期内Al_x2GaN的厚度为3nm-7nm。

根据上述技术方案的一方面，所述空穴储备层为三阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构，包括第一空穴储备子层、第二空穴储备子层与第三空穴储备子层。

根据上述技术方案的一方面，所述空穴储备层中：

第一空穴储备子层为5-12周期的Al_x3GaN/Al_x4GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料的Al组分x3的取值范围为0.6-0.8，每个周期内Al_x3GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料的Al组分x4的取值范围为0.8-1，每个周期内Al_x4GaN的厚度为2nm-5nm；

第二空穴储备子层为5-12周期的Al_x5GaN/Al_x6GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料中Al组分x5的取值范围为0.4-0.6，每个周期内Al_x5GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x6的取值范围为0.6-0.8，每个周期内Al_x6GaN的厚度为2nm-5nm；

第三空穴储备子层为5-12周期的Al_x7GaN/Al_x8GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料中Al组分x7的取值范围为0.2-0.4，每个周期内Al_x7GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x8的取值范围为0.4-0.6，每个周期内Al_x8GaN的厚度为2nm-5nm。

根据上述技术方案的一方面，所述空穴储备层中，AlGaN材料的Al组分x7＜x5＜x3，x8＜x6＜x4。

本发明的第二方面在于提供一种AlGaN基紫外发光二极管的制备方法，用于制备上述技术方案当中所述的AlGaN基紫外发光二极管，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底之上依次制作N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层；

其中，所述阱前电子阻挡层为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，所述阱前电子减速层为AlGaN/AlGaN超晶格结构，所述空穴储备层为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。

根据上述技术方案的一方面，在所述衬底之上依次制作N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层的步骤中，所制作的空穴储备层为三阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构，包括第一空穴储备子层、第二空穴储备子层与第三空穴储备子层。

与现有技术相比，采用本发明当中所示的AlGaN基紫外发光二极管及其制备方法，有益效果在于：

通过取消量子阱发光层之后的电子阻挡层，在量子阱发光层之后设置多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构的空穴储备层，该空穴储备层可以储备部分空穴，同时还可以减弱对空穴的阻挡作用，以提高P型半导体层的空穴注入效率，并且还能够阻挡电子以及降低电子移动速率，防止电子注入到P型半导体层以造成电子泄漏，从而能够有效提升P型半导体层的空穴注入效率，并且，在量子阱发光层之前设置有阱前电子阻挡层、阱前电子减速层，达到阻挡电子并降低电子移动速率的目的。因此，采用本发明制备的AlGaN基紫外发光二极管，可提高P型半导体层的空穴注入效率，并有效的改善量子阱发光层中的电子空穴匹配度，以提高紫外发光二极管的发光效率。

附图说明

本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本发明实施例1当中所示AlGaN基紫外发光二极管的结构示意图；

图2为本发明实施例1当中所示阱前电子阻挡层的结构示意图；

图3为本发明实施例1当中所示空穴储备层的结构示意图；

图4为本发明实施例2当中所示AlGaN基紫外发光二极管制备方法的流程示意图；

附图符号说明：

衬底100、N型半导体层200、低温应力释放层300、阱前电子阻挡层400、第一阱前电子阻挡子层401、第二阱前电子阻挡子层402、第三阱前电子阻挡子层403、第四阱前电子阻挡子层404、第五阱前电子阻挡子层405、阱前电子减速层500、量子阱发光层600、空穴储备层700、第一空穴储备子层701、第二空穴储备子层702、第三空穴储备子层703、P型半导体层800、P型欧姆接触层900。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

实施例1

请参阅图1-图3，本发明的实施例1提供了一种AlGaN基紫外发光二极管，所述二极管包括衬底100及设于所述衬底100之上的N型半导体层200，该衬底100包括但不限于蓝宝石、碳化硅、硅、氮化铝、氮化镓或者氧化镓衬底100，而N型半导体层200设于该衬底100之上。

本实施例当中，为了解决现有技术中N型半导体层200空穴注入效率低的问题，本实施例当中该AlGaN基紫外发光二极管还包括：依次层叠于N型半导体层200之上的低温应力释放层300、阱前电子阻挡层400、阱前电子减速层500、量子阱发光层600、空穴储备层700、P型半导体层800与P型欧姆接触层900。其中，所述阱前电子阻挡层400为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，所述阱前电子减速层500为AlGaN/AlGaN超晶格结构，所述空穴储备层700为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。

具体而言，本实施例当中所示的AlGaN基紫外发光二极管取消了传统二极管结构中在量子阱发光层600之后设置电子阻挡层，通过设置多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构的空穴储备层700，能够有效提升P型半导体层800的空穴注入效率，并且，在量子阱发光层600之前设置有阱前电子阻挡层400与阱前电子减速层500，起到了阻挡电子以及降低电子移动速率的目的，因此，本实施例当中所示的AlGaN基紫外发光二极管可以有效提高P型半导体层800的空穴注入效率，并有效的改善量子阱发光层600中的电子空穴匹配度，以提高紫外发光二极管的发光效率。

其中，该空穴储备层700的主要作用在于可以储备部分空穴，同时还可以减弱对空穴的阻挡作用，以提高P型半导体层800的空穴注入效率。并且，空穴储备层700同样可以阻挡电子并降低电子移动速率，防止电子注入到P型半导体层800以造成电子泄漏。另外，空穴储备层700采用组分阶梯变化的超晶格结构是为了减小各个子层之间的失配度，减小各个子层之间的应力，以提高外延层质量，并最终提高紫外发光二极管的发光效率。

在本实施例当中，该空穴储备层700包括三阶子层，三阶子层为组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构，具体包括第一空穴储备子层701、第二空穴储备子层702与第三空穴储备子层703。

具体而言，该第一空穴储备子层701为5-12周期的Al_x3GaN/Al_x4GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料的Al组分x3的取值范围为0.6-0.8，每个周期内Al_x3GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料的Al组分x4的取值范围为0.8-1，每个周期内Al_x4GaN的厚度为2nm-5nm。并且，该第二空穴储备子层702为5-12周期的Al_x5GaN/Al_x6GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料中Al组分x5的取值范围为0.4-0.6，每个周期内Al_x5GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x6的取值范围为0.6-0.8，每个周期内Al_x6GaN的厚度为2nm-5nm。另外，该第三空穴储备子层703为5-12周期的Al_x7GaN/Al_x8GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料中Al组分x7的取值范围为0.2-0.4，每个周期内Al_x7GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x8的取值范围为0.4-0.6，每个周期内Al_x8GaN的厚度为2nm-5nm。

其中，该空穴储备层700中，AlGaN材料的Al组分x7＜x5＜x3，x8＜x6＜x4。

示例而非限定，本实施例当中，空穴储备层700的第一空穴储备子层701为10周期的Al_0.8GaN/Al₁GaN超晶格结构，10周期的超晶格结构中，每个周期内Al_0.8GaN的厚度为2nm，每个周期内Al₁GaN的厚度为5nm。并且，空穴储备层700的第二空穴储备子层702为9周期的Al_0.6GaN/Al_0.8GaN超晶格结构，9周期的超晶格结构中，每个周期内Al_0.6GaN的厚度为2nm，每个周期内Al_0.8GaN的厚度为5nm。另外，空穴储备层700的第三空穴储备子层703为8周期的Al_0.4GaN/Al_0.6GaN超晶格结构，8周期的超晶格结构中，每个周期内Al_0.4GaN的厚度为2nm，每个周期内Al_0.6GaN的厚度为5nm。

在其它一些可行的实施例当中，本领域技术人员还可以根据实际需求，对第一空穴储备子层701、第二空穴储备子层702以及第三空穴储备子层703的周期、Al组分以及每个周期内AlGaN的厚度进行适应性调整，例如将周期数降低、Al组分降低或者是将每个周期内AlGaN的厚度减小。

在本实施例当中，阱前电子阻挡层400的材料为五阶Al组分梯形递增再递减的Al_xGa_1-xN多层结构，其中0.6≤x≤1，阱前电子阻挡层400的厚度为5nm-200nm。本实施例当中将阱前电子阻挡层400设置成多个子层中Al组分梯形递增再递减的目的在于为了减小各子层之间的失配度，减小各子层间的应力，以提高外延层质量。

具体而言，本实施例当中所示的阱前电子阻挡层400包括第一阱前电子阻挡子层401、第二阱前电子阻挡子层402、第三阱前电子阻挡子层403、第四阱前电子阻挡子层404与第五阱前电子阻挡子层405，第一阱前电子阻挡子层401、第二阱前电子阻挡子层402、第三阱前电子阻挡子层403、第四阱前电子阻挡子层404至第五阱前电子阻挡子层405中Al组分梯形递增再递减，且均为Al_xGa_1-xN结构。

示例而非限定，在本实施例当中，阱前电子阻挡层400中各个子层的参数分别为：

第一阱前电子阻挡子层401为Al_0.7Ga_0.3N结构，第一阱前电子阻挡子层401的厚度为50nm；

第二阱前电子阻挡子层402为Al_0.9Ga_0.1N结构，第二阱前电子阻挡子层402的厚度为30nm；

第三阱前电子阻挡子层403为AlN结构，第三阱前电子阻挡子层403的厚度为10nm；

第四阱前电子阻挡子层404为Al_0.9Ga_0.1N结构，第四阱前电子阻挡子层404的厚度为30nm；

第五阱前电子阻挡子层405为Al_0.7Ga_0.3N结构，第五阱前电子阻挡子层405的厚度为50nm。

可以看出，阱前电子阻挡层400的各个子层中，Al组分占比逐渐增加，在到达一峰值后再逐步降低，且Ga组分占比随着Al组分占比增加而降低，随着Al组分占比降低而增加，Al组分与Ga组分在占比合计为1。

在其它一些可行的实施例当中，本领域技术人员还可以根据实际需求，对第一阱前电子阻挡子层401、第二阱前电子阻挡子层402、第三阱前电子阻挡子层403、第四阱前电子阻挡子层404与第五阱前电子阻挡子层405中Al组分占比进行调整，只需要保证在Al组分阶梯递增再递减时Al组分与Ga组分在占比合计为1即可。

在本实施例当中，该阱前电子减速层500包括30周期的Al_0.6GaN/Al_0.8GaN超晶格结构，其中，每个周期内Al_0.6GaN的厚度为4nm，每个周期内Al_0.8GaN的厚度为7nm。

在其它一些可行的实施例当中，本领域技术人员还可以根据实际需求，对阱前电子减速层500的周期数进行调整，例如为15-40周期；本领域技术人员还可以对Al_0.6GaN/Al_0.8GaN超晶格结构中的Al组分占比进行调整，其中，每个周期内第一层AlGaN中Al组分占比为0.3-0.6，第二层AlGaN中Al组分占比为0.5-0.8。

综上，与现有技术相比，采用本实施例当中所示的AlGaN基紫外发光二极管，有益效果在于：

通过取消量子阱发光层600之后的电子阻挡层，在量子阱发光层600之后设置多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构的空穴储备层700，该空穴储备层700可以储备部分空穴，同时还可以减弱对空穴的阻挡作用，以提高P型半导体层800的空穴注入效率，并且还能够阻挡电子以及降低电子移动速率，防止电子注入到P型半导体层800以造成电子泄漏，从而能够有效提升P型半导体层800的空穴注入效率，并且，在量子阱发光层600之前设置有阱前电子阻挡层400、阱前电子减速层500，达到阻挡电子并降低电子移动速率的目的。因此，采用本实施例制备的AlGaN基紫外发光二极管，可提高P型半导体层800的空穴注入效率，并有效的改善量子阱发光层600中的电子空穴匹配度，以提高紫外发光二极管的发光效率。

在一些可行的实施例当中，用于制作N型半导体层200的材料为掺杂Si元素的Al_xGa_1-xN单层或多层结构，其中0.4≤x≤0.8，厚度为0.1μm-20μm，Si浓度为1×10¹⁸/cm³-1×10²⁰/cm³。用于制作低温应力释放层300的材料为掺杂Si元素的Al_xGa_1-xN单层或多层结构，其中0.4≤x≤0.8，厚度为0.01μm-2μm，Si掺杂浓度为2×10¹⁵/cm³-5×10¹⁷/cm³，生长温度范围为800℃-950℃。量子阱发光层600为交替生长的Al_x9Ga_1-x9N量子垒层与Al_x10Ga_1-x10N量子阱层，其中量子垒层中Al组分x9大于量子阱层中Al组分x10，阱垒层中Al组分0.5≤x9≤1，0＜x10＜x9。P型半导体层800材料为掺杂Mg元素的Al_xGa_1-xN单层或多层结构，其中，0.2≤x≤0.6，厚度为0.01μm-2μm，Mg掺杂浓度为2×10¹⁸/cm³-5×10²¹/cm³。用于制作P型欧姆接触层900的材料为掺杂Mg的Al_xGa_1-xN单层或多层结构，其中，0≤x≤0.1，厚度为1nm-500nm，Mg掺杂浓度范围为2×10¹⁸/cm³-5×10²²/cm³。

对比例1

对比例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管与实施例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的结构基本相同，其区别之处在于：

在对比例1当中，在量子阱发光层之上直接设置有P型半导体层。

对比例2

对比例2当中所示的AlGaN基紫外发光二极管与实施例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的结构基本相同，其区别之处在于：

在对比例2当中，在N形半导体层之上设置有阱前电子减速层，该阱前电子减速层之上设置有量子阱发光层。

对比例3

对比例3当中所示的AlGaN基紫外发光二极管与实施例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的结构基本相同，其区别之处在于：

在对比例3当中，在N形半导体层之上设置有阱前电子阻挡层，该阱前电子阻挡层之上设置有量子阱发光层。

对比例4

对比例4当中所示的AlGaN基紫外发光二极管与实施例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的结构基本相同，其区别之处在于：

在对比例4当中，空穴储备层为四阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。

对比例5

对比例5当中所示的AlGaN基紫外发光二极管与实施例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的结构基本相同，其区别之处在于：

在对比例5当中，空穴储备层为二阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。

对比例6

对比例6当中所示的AlGaN基紫外发光二极管与实施例1当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的结构基本相同，其区别之处在于：

在对比例6当中，采用传统的电子阻挡层代替本发明实施例1当中所示的空穴储备层。

请参阅表1，表1为本发明中紫外发光二极管的部分性能测试结果，具体示出了实施例1及对比例1-6所提供紫外发光二极管的工作电压VF4、电光转换效率WPE与光效提升。

表1

根据本发明的实施例1、对比例1-6以及表1可知，采用实施例1当中所示的紫外发光二极管，其光效提升1.68%，相较于对比例1-6，对现有技术中紫外发光二极管的光效提升较为明显。

综上，通过取消量子阱发光层之后的电子阻挡层，在量子阱发光层之后设置多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构的空穴储备层，该空穴储备层可以储备部分空穴，同时还可以减弱对空穴的阻挡作用，以提高P型半导体层的空穴注入效率，并且还能够阻挡电子以及降低电子移动速率，防止电子注入到P型半导体层以造成电子泄漏，从而能够有效提升P型半导体层的空穴注入效率，并且，在量子阱发光层之前设置有阱前电子阻挡层、阱前电子减速层，达到阻挡电子并降低电子移动速率的目的。因此，采用实施例1制备的AlGaN基紫外发光二极管，可提高P型半导体层的空穴注入效率，并有效的改善量子阱发光层中的电子空穴匹配度，以提高紫外发光二极管的发光效率。

实施例2

请参阅图4，本发明的实施例2提供了一种AlGaN基紫外发光二极管的制备方法，该方法用于制备实施例1当中所述的AlGaN基紫外发光二极管，所述方法包括步骤S10-S20，其中：

步骤S10，提供一衬底。

其中，衬底包括但不限于蓝宝石、碳化硅、硅、氮化铝、氮化镓或者氧化镓衬底，本实施例当中选用蓝宝石衬底。

步骤S20，在所述衬底之上依次制作N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层。

其中，所述阱前电子阻挡层为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，所述阱前电子减速层为AlGaN/AlGaN超晶格结构，所述空穴储备层为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构。

在本实施例当中，在所述衬底之上依次制作N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层的步骤中，所制作的空穴储备层为三阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构，包括第一空穴储备子层、第二空穴储备子层与第三空穴储备子层。

与现有技术相比，采用本实施例当中所示的AlGaN基紫外发光二极管的制备方法，有益效果在于：

采用该制备方法对AlGaN基紫外发光二极管进行制备，通过取消量子阱发光层之后的电子阻挡层，在量子阱发光层之后制作多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构的空穴储备层，该空穴储备层可以储备部分空穴，同时还可以减弱对空穴的阻挡作用，以提高P型半导体层的空穴注入效率，并且还能够阻挡电子以及降低电子移动速率，防止电子注入到P型半导体层以造成电子泄漏，从而能够有效提升P型半导体层的空穴注入效率，并且，在量子阱发光层之前制作有阱前电子阻挡层、阱前电子减速层，达到阻挡电子并降低电子移动速率的目的。因此，采用本实施例所示方法对AlGaN基紫外发光二极管进行制备，可提高P型半导体层的空穴注入效率，并有效的改善量子阱发光层中的电子空穴匹配度，以提高紫外发光二极管的发光效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括衬底及设于所述衬底之上的N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层；

其中，所述阱前电子阻挡层为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，所述阱前电子减速层为AlGaN/AlGaN超晶格结构，所述空穴储备层为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构；

所述阱前电子阻挡层包括多个阱前电子阻挡子层，各个阱前电子阻挡子层中，Al组分占比随周期变化逐渐增加，在到达一峰值后再逐步降低，且Ga组分占比随着Al组分占比增加而降低，随着Al组分占比降低而增加，Al组分与Ga组分的占比合计为1。

2.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述阱前电子阻挡层为3-5阶Al组分梯形递增再递减的Al_xGa_1-xN多层结构，其中，0.6≤x≤1，所述阱前电子阻挡层的厚度为5nm-200nm。

3.根据权利要求2所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述阱前电子阻挡层为5阶Al组分梯形递增再递减的Al_xGa_1-xN多层结构，包括第一阱前电子阻挡子层、第二阱前电子阻挡子层、第三阱前电子阻挡子层、第四阱前电子阻挡子层与第五阱前电子阻挡子层，其中：

所述第一阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.6≤x≤0.8，所述第一阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-50nm；

所述第二阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.8≤x≤0.1，所述第二阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-30nm；

所述第三阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，x=1，所述第三阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-10nm；

所述第四阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.8≤x≤1，所述第四阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-30nm；

所述第五阱前电子阻挡子层的Al_xGa_1-xN结构中，0.6≤x≤0.8，所述第五阱前电子阻挡子层的厚度为1nm-50nm。

4.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述阱前电子减速层为15-40周期的Al_x1GaN/Al_x2GaN超晶格结构。

5.根据权利要求4所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，每个周期内AlGaN材料中Al组分x1的取值范围为0.3-0.6，每个周期内Al_x1GaN的厚度为1nm-4nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x2的取值范围为0.5-0.8，每个周期内Al_x2GaN的厚度为3nm-7nm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述空穴储备层为三阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构，包括第一空穴储备子层、第二空穴储备子层与第三空穴储备子层。

7.根据权利要求6所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述空穴储备层中：

第一空穴储备子层为5-12周期的Al_x3GaN/Al_x4GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料的Al组分x3的取值范围为0.6-0.8，每个周期内Al_x3GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料的Al组分x4的取值范围为0.8-1，每个周期内Al_x4GaN的厚度为2nm-5nm；

第二空穴储备子层为5-12周期的Al_x5GaN/Al_x6GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料中Al组分x5的取值范围为0.4-0.6，每个周期内Al_x5GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x6的取值范围为0.6-0.8，每个周期内Al_x6GaN的厚度为2nm-5nm；

第三空穴储备子层为5-12周期的Al_x7GaN/Al_x8GaN超晶格结构，每个周期内AlGaN材料中Al组分x7的取值范围为0.2-0.4，每个周期内Al_x7GaN的厚度为1nm-2nm，每个周期内AlGaN材料中Al组分x8的取值范围为0.4-0.6，每个周期内Al_x8GaN的厚度为2nm-5nm。

8.根据权利要求7所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述空穴储备层中，AlGaN材料的Al组分x7＜x5＜x3，x8＜x6＜x4。

9.一种AlGaN基紫外发光二极管的制备方法，用于制备权利要求1-8任一项所述的AlGaN基紫外发光二极管，其特征在于，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底之上依次制作N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层；

其中，所述阱前电子阻挡层为组分阶梯变化的AlGaN多层结构，所述阱前电子减速层为AlGaN/AlGaN超晶格结构，所述空穴储备层为多阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构；

所述阱前电子阻挡层包括多个阱前电子阻挡子层，各个阱前电子阻挡子层中，Al组分占比随周期变化逐渐增加，在到达一峰值后再逐步降低，且Ga组分占比随着Al组分占比增加而降低，随着Al组分占比降低而增加，Al组分与Ga组分的占比合计为1。

10.根据权利要求9所述的AlGaN基紫外发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述衬底之上依次制作N型半导体层、低温应力释放层、阱前电子阻挡层、阱前电子减速层、量子阱发光层、空穴储备层、P型半导体层与P型欧姆接触层的步骤中，所制作的空穴储备层为三阶组分阶梯递减的AlGaN/AlGaN超晶格结构，包括第一空穴储备子层、第二空穴储备子层与第三空穴储备子层。

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