CN115842079B - AlGaN基紫外LED外延结构、LED及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，具体公开一种AlGaN基紫外LED外延结构、LED及其制备方法，该外延结构包括衬底及外延层，所述外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层、低温应力释放层、有源区发光层、电子阻挡层、p型渐变AlGaN空穴注入层及p型接触层；所述p型渐变AlGaN空穴注入层的Al组分含量沿外延方向递减，且所述p型渐变AlGaN空穴注入层掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；所述p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1‑x)N层。本发明的外延结构能够使得p型层在具有充足的空穴浓度的同时，具有较低的紫外光吸收损耗，紫外LED整体的发光效率高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种AlGaN基紫外LED外延结构、LED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。
然而，现今的AlGaN基紫外LED的发光效率仍然较低，大多在10％以下，而且随着波长变短其发光效率呈指数函数下降，其主要原因之一在于p型层外延结构的设计。
首先，AlGaN材料一般通过Mg受主掺杂实现p型，而AlGaN材料中Mg受主激活能较大且会随Al组分增加而线性增大(从GaN材料的150meV增加至AlN材料的600meV)，高的Mg受主激活能使得AlGaN材料p型掺杂十分困难，存在空穴浓度不足、欧姆接触电阻偏高等问题，这是导致AlGaN基紫外LED发光效率低的重要原因之一。
现有技术中，由于实现p-AlGaN的高效掺杂十分困难，紫外LED的p型层通常使用自由空穴浓度更高、晶体质量更好的p-GaN材料，但p-GaN对紫外波段光不透明，几乎完全吸收了正面出射的紫外光，外延层的吸收损耗导致紫外LED的光提取效率较低，使得短波长AlGaN基紫外LED的发光效率更加难以提高。
因此，如何使得p型层在具有充足的空穴浓度的同时，具有较低的紫外光吸收损耗，是提高AlGaN基紫外LED整体的发光效率的关键。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种AlGaN基紫外LED外延结构、LED及其制备方法，本发明的外延结构能够使得p型层在具有充足的空穴浓度的同时，具有较低的紫外光吸收损耗，紫外LED整体的发光效率高。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
作为本发明的目的之一，本发明提供一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括衬底及外延层，所述外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层、低温应力释放层、有源区发光层、电子阻挡层、p型渐变AlGaN空穴注入层及p型接触层；
所述p型渐变AlGaN空穴注入层的Al组分含量沿外延方向递减，且所述p型渐变AlGaN空穴注入层掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；
所述p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
在一些实施例中，所述p型渐变AlGaN空穴注入层中，Al组分含量沿外延方向由a1递减至a2，其中，0＜a2＜a1＜1；
Mg的掺杂浓度沿外延方向由b1递增至b2，其中，1×105/cm≤b1＜b2≤1×1021/cm3。
在一些实施例中，所述低温应力释放层与所述电子阻挡层之间设有V坑，所述p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并所述电子阻挡层上的V坑。
在一些实施例中，所述AlxGa(1-x)N层中，0＜x≤0.3，Mg的掺杂浓度为1×1018/cm～1.5×1021/cm3。
在一些实施例中，所述低温应力释放层为掺杂Si的AlyGa(1-y)N单层或多层结构，其中，0＜y＜1，Si的掺杂浓度为1×1015/cm～1×1018/cm，厚度为0.01μm～2μm，生长温度为800～1000℃。
在一些实施例中，所述电子阻挡层为Al组分含量沿外延方向递减的AlzGa(1-z)N多层结构，其中，0＜z＜1。
在一些实施例中，所述N型半导体层为掺杂Si的AlcGa(1-c)N单层或多层结构，其中，0＜c＜1，Si的掺杂浓度为1×1018/cm～1×1020/cm，厚度为0.1μm～20μm。
在一些实施例中，所述有源区发光层为多周期交替生长的AliGa(1-i)N/AljGa(1-j)N结构，其中，0.2≤i≤0.6，0.4≤j≤0.8。
作为本发明的另一目的之一，本发明还提供一种AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法，包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长N型半导体层；
在所述N型半导体层上生长含有V坑的低温应力释放层；
在所述低温应力释放层上生长含有V坑的有源区发光层；
在所述有源区发光层上生长含有V坑的电子阻挡层；
在所述电子阻挡层上生长p型渐变AlGaN空穴注入层，且所述p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并所述电子阻挡层上的V坑；
在所述p型渐变AlGaN空穴注入层上生长p型接触层；
其中，在p型渐变AlGaN空穴注入层的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
所述p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
作为本发明的另一目的之一，本发明还提供一种LED，包括上述的AlGaN基紫外LED外延结构。
本发明的有益效果在于：
本发明通过设置Al组分含量沿外延方向递减、Mg的掺杂浓度沿外延方向递增的p型渐变AlGaN空穴注入层结合具有低掺杂Al、高掺杂Mg的p型接触层，使得p型层在具有充足的空穴浓度的同时，具有较低的紫外光吸收损耗，最终提高紫外LED整体的发光效率。
附图说明
图1为本发明的AlGaN基紫外LED外延结构的结构示意图。
图2为本发明的AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法的流程示意图。
图3为本发明的AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法步骤S30制备后的外延结构的结构示意图。
图4为本发明的AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法步骤S40制备后的外延结构的结构示意图。
图5为本发明的AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法步骤S50制备后的外延结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
请参阅图1所示，本发明提供一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括衬底1及外延层，外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层2、低温应力释放层3、有源区发光层4、电子阻挡层5、p型渐变AlGaN空穴注入层6及p型接触层7；
p型渐变AlGaN空穴注入层6的Al组分含量沿外延方向递减，且p型渐变AlGaN空穴注入层6掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；
p型接触层7为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
本实施例中，p型渐变AlGaN空穴注入层6采用Al组分含量沿外延方向递减、Mg的掺杂浓度沿外延方向递增的设置，通过p型渐变AlGaN空穴注入层6中Al组分含量与Mg掺杂浓度之间在外延方向的反向变化，以及p型接触层7的低掺杂Al、高掺杂Mg设置，弱化Al对Mg掺入的影响，有效降低p型层中Mg掺杂难度，提升Mg掺杂浓度，增加空穴注入浓度；同时，Al组分含量递减的p型渐变AlGaN空穴注入层6结合低掺Al的p型接触层7，其Al原子的并入可提高外延层的势垒，减弱P型层的吸光损耗，提高紫外光的提取效率，最终提高紫外LED整体的发光效率。
本发明通过设置Al组分含量沿外延方向递减、Mg的掺杂浓度沿外延方向递增的p型渐变AlGaN空穴注入层6结合具有低掺杂Al、高掺杂Mg的p型接触层7，使得p型层在具有充足的空穴浓度的同时，具有较低的紫外光吸收损耗，最终提高紫外LED整体的发光效率。
其中，p型渐变AlGaN空穴注入层6中，Al组分含量沿外延方向由a1递减至a2，其中，0＜a2＜a1＜1；示例性的，Al组分含量为0.01、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8或0.99，Al组分含量沿外延方向由0.99递减至0.01，或者，Al组分含量沿外延方向由0.8递减至0.2，或者，Al组分含量沿外延方向由0.8递减至0.01，或者，Al组分含量沿外延方向由0.6递减至0.1，或者，Al组分含量沿外延方向由0.5递减至0.01，但不限于此。
p型渐变AlGaN空穴注入层6中，Mg的掺杂浓度沿外延方向由b1递增至b2，其中，1×105/cm≤b1＜b2≤1×1021/cm3，若Mg掺杂浓度过低，空穴浓度不足，影响发光效率，若Mg掺杂浓度过高，掺杂难度增加，离化率降低现象严重，示例性的，Mg的掺杂浓度为1×105/cm3、1×106/cm3、1×1010/cm3、1×1012/cm3、1×1015/cm3、1×1018/cm3、2×1019/cm3、3×1020/cm3、5×1020/cm3或6×1020/cm3，Mg的掺杂浓度沿外延方向由1×105/cm3递增至1×1020/cm3，或者，Mg的掺杂浓度沿外延方向由1×106/cm3递增至1×1019/cm3，或者，Mg的掺杂浓度沿外延方向由1×108/cm3递增至1×1018/cm3，或者，Mg的掺杂浓度沿外延方向由1×1010/cm3递增至1×1020/cm3，但不限于此。
其中，p型渐变AlGaN空穴注入层6的厚度为1nm～500nm。
其中，衬底1为蓝宝石衬底1、碳化硅衬底1、硅衬底1、氮化铝衬底1、氮化镓衬底1或者氧化镓衬底1中的任意一种。
其中，低温应力释放层3与电子阻挡层5之间设有V坑，p型渐变AlGaN空穴注入层6填充合并电子阻挡层5上的V坑。
本发明中，通过在低温应力释放层3与电子阻挡层5之间设置V坑，并使p型渐变AlGaN空穴注入层6填充合并电子阻挡层5上的V坑，V坑产生于低温应力释放层3，并贯穿整个有源区发光层4，在有源区发光层4中，量子阱在V坑中生长形成侧壁量子阱，其厚度较平台量子阱薄，禁带宽度更小，在载流子注入有源区发光层4时，由于侧壁量子阱禁带宽度更小，厚度更薄，通过隧穿作用，载流子在V坑侧壁更容易注入，空穴注入效率得以提升，进一步提高发光效率。
其中，AlxGa(1-x)N层中，0＜x≤0.3，示例性的，x为0.1、0.15、0.2或0.3，但不限于此，Al组分含量过高不利于Mg的高掺杂，Mg的掺杂浓度为1×1018/cm～1.5×1021/cm3，示例性的，Mg的掺杂浓度为1×1018/cm3、8×1018/cm3、1×1019/cm3、5×1020/cm3或1.5×1021/cm3，但不限于此，若Mg掺杂浓度过低，空穴浓度不足，影响发光效率，厚度为1nm～500nm。
其中，低温应力释放层3为掺杂Si的AlyGa(1-y)N单层或多层结构，其中，0＜y＜1，Si的掺杂浓度为1×1015/cm～1×1018/cm，示例性的，Si的掺杂浓度为1×1015/cm3、1×1016/cm3、1×1017/cm3或1×1018/cm，但不限于此，厚度为0.01μm～2μm，示例性的，厚度为0.01μm、0.1μm、1μm、1.5μm或2μm，但不限于此，生长温度为800～1000℃，示例性的，生长温度为800℃、850℃、900℃、950℃或℃，但不限于此，通过采用低于N型半导体的Si掺杂浓度及低温生长的方式，形成高质量AlyGa(1-y)N单层或多层结构，释放应力，减少位错缺陷，结合低温应力释放层3上的V坑设置，具有位错缺陷屏蔽作用，发光效率得以进一步提升。
其中，电子阻挡层5为Al组分含量沿外延方向递减的AlzGa(1-z)N多层结构，其中，0＜z＜1。
其中，N型半导体层2为掺杂Si的AlcGa(1-c)N单层或多层结构，其中，0＜c＜1，Si的掺杂浓度为1×1018/cm～1×1020/cm，示例性的，Si的掺杂浓度为1×1018/cm3、5×1018/cm、1×1019/cm3或1×1020/cm，但不限于此，厚度为0.1μm～20μm，在N型半导体层2中重掺杂Si，利于提升载流子浓度。
其中，有源区发光层4为多周期交替生长的AliGa(1-i)N/AljGa(1-j)N结构，其中，0.2≤i≤0.6，0.4≤j≤0.8。
本发明还提供一种AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法，包括：
提供一衬底1；
在衬底1上生长N型半导体层2；
在N型半导体层2上生长含有V坑的低温应力释放层3；
在低温应力释放层3上生长含有V坑的有源区发光层4；
在有源区发光层4上生长含有V坑的电子阻挡层5；
在电子阻挡层5上生长p型渐变AlGaN空穴注入层6，且p型渐变AlGaN空穴注入层6填充合并电子阻挡层5上的V坑；
在p型渐变AlGaN空穴注入层6上生长p型接触层7；
其中，在p型渐变AlGaN空穴注入层6的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
p型接触层7为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
本发明通过设置Al组分含量沿外延方向递减、Mg的掺杂浓度沿外延方向递增的p型渐变AlGaN空穴注入层6结合具有低掺杂Al、高掺杂Mg的p型接触层7，使得p型层在具有充足的空穴浓度的同时，具有较低的紫外光吸收损耗，有效提高紫外光的提取效率，并在低温应力释放层3与电子阻挡层5之间设置V坑，空穴注入效率得以提升，进一步提高发光效率，最终提高紫外LED整体的发光效率。
本发明还提供一种LED，包括上述的AlGaN基紫外LED外延结构。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
请参阅图1所示，本实施例提供一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括硅衬底1及外延层，外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层2、低温应力释放层3、有源区发光层4、电子阻挡层5、p型渐变AlGaN空穴注入层6及p型接触层7；
p型渐变AlGaN空穴注入层6的Al组分含量沿外延方向递减，且p型渐变AlGaN空穴注入层6掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；
p型接触层7为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
p型渐变AlGaN空穴注入层6中，Al组分含量沿外延方向由0.8递减至0.1，Mg的掺杂浓度沿外延方向由1×1016/cm3递增至3×1020/cm3。
低温应力释放层3与电子阻挡层5之间设有V坑，p型渐变AlGaN空穴注入层6填充合并电子阻挡层5上的V坑。
AlxGa(1-x)N层中，x为0.1，Mg的掺杂浓度为1.5×1021/cm3。
低温应力释放层3为掺杂Si的AlyGa(1-y)N多层结构，其中，y为0.6，Si的掺杂浓度为1×1017/cm，生长温度为850℃。
电子阻挡层为Al组分含量沿外延方向递减的AlzGa(1-z)N多层结构，其中，Al组分含量沿外延方向由1递减至0.6。
N型半导体层为掺杂Si的AlcGa(1-c)N多层结构，其中，c为0.6，Si的掺杂浓度为2.5×1019/cm3。
有源区发光层为多周期交替生长的AliGa(1-i)N/AljGa(1-j)N结构，其中，i为0.4，j为0.6。
参阅图2至图5所示，上述AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法如下：
S10.提供一硅衬底1；
S20.在衬底1上生长N型半导体层2；
S30.在N型半导体层2上生长含有V坑的低温应力释放层3(制得外延结构如图3所示)；
S40.在低温应力释放层3上生长含有V坑的有源区发光层4(制得外延结构如图4所示)；
S50.在有源区发光层4上生长含有V坑的电子阻挡层5(制得外延结构如图5所示)；
S60.在电子阻挡层5上生长p型渐变AlGaN空穴注入层6，且p型渐变AlGaN空穴注入层6填充合并电子阻挡层5上的V坑；在p型渐变AlGaN空穴注入层6的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
S70.在p型渐变AlGaN空穴注入层6上生长p型接触层7；p型接触层7为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层(制得外延结构如图1所示)。
实施例2
本实施例提供一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括硅衬底及外延层，外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层、低温应力释放层、有源区发光层、电子阻挡层、p型渐变AlGaN空穴注入层及p型接触层；
p型渐变AlGaN空穴注入层的Al组分含量沿外延方向递减，且p型渐变AlGaN空穴注入层掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；
p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
p型渐变AlGaN空穴注入层中，Al组分含量沿外延方向由0.6递减至0.02，Mg的掺杂浓度沿外延方向由5×1016/cm3递增至5×1020/cm3。
低温应力释放层与电子阻挡层之间设有V坑，p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并电子阻挡层上的V坑。
AlxGa(1-x)N层中，x为0.02，Mg的掺杂浓度为1.5×1021/cm3。
低温应力释放层为掺杂Si的AlyGa(1-y)N多层结构，其中，y为0.6，Si的掺杂浓度为1×1017/cm3，生长温度为850℃。
电子阻挡层为Al组分含量沿外延方向递减的AlzGa(1-z)N多层结构，其中，Al组分含量沿外延方向由1递减至0.6。
N型半导体层为掺杂Si的AlcGa(1-c)N多层结构，其中，c为0.6，Si的掺杂浓度为2.5×1019/cm3。
有源区发光层为多周期交替生长的AliGa(1-i)N/AljGa(1-j)N结构，其中，i为0.4，j为0.6。
上述AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法如下：
S10.提供一硅衬底；
S20.在衬底上生长N型半导体层；
S30.在N型半导体层上生长含有V坑的低温应力释放层；
S40.在低温应力释放层上生长含有V坑的有源区发光层；
S50.在有源区发光层上生长含有V坑的电子阻挡层；
S60.在电子阻挡层上生长p型渐变AlGaN空穴注入层，且p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并电子阻挡层上的V坑；在p型渐变AlGaN空穴注入层的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
S70.在p型渐变AlGaN空穴注入层上生长p型接触层；p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
实施例3
本实施例提供一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括硅衬底及外延层，外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层、低温应力释放层、有源区发光层、电子阻挡层、p型渐变AlGaN空穴注入层及p型接触层；
p型渐变AlGaN空穴注入层的Al组分含量沿外延方向递减，且p型渐变AlGaN空穴注入层掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；
p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
p型渐变AlGaN空穴注入层6中，Al组分含量沿外延方向由0.8递减至0.1，Mg的掺杂浓度沿外延方向由1×1016/cm3递增至3×1020/cm3。
AlxGa(1-x)N层中，x为0.1，Mg的掺杂浓度为1.5×1021/cm3。
低温应力释放层为掺杂Si的AlyGa(1-y)N多层结构，其中，y为0.6，Si的掺杂浓度为1×1017/cm3，生长温度为850℃。
电子阻挡层为Al组分含量沿外延方向递减的AlzGa(1-z)N多层结构，其中，Al组分含量沿外延方向由1递减至0.6。
N型半导体层为掺杂Si的AlcGa(1-c)N多层结构，其中，c为0.6，Si的掺杂浓度为2.5×1019/cm3。
有源区发光层为多周期交替生长的AliGa(1-i)N/AljGa(1-j)N结构，其中，i为0.4，j为0.6。
上述AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法如下：
S10.提供一硅衬底；
S20.在衬底上生长N型半导体层；
S30.在N型半导体层上生长低温应力释放层；
S40.在低温应力释放层上生长有源区发光层；
S50.在有源区发光层上生长电子阻挡层；
S60.在电子阻挡层上生长p型渐变AlGaN空穴注入层，在p型渐变AlGaN空穴注入层的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
S70.在p型渐变AlGaN空穴注入层上生长p型接触层；p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：
有源区发光层与电子阻挡层之间设有V坑，p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并电子阻挡层上的V坑。
其AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法如下：
S10.提供一硅衬底；
S20.在衬底上生长N型半导体层；
S30.在N型半导体层上生长低温应力释放层；
S40.在低温应力释放层上生长含有V坑的有源区发光层；
S50.在有源区发光层上生长含有V坑的电子阻挡层；
S60.在电子阻挡层上生长p型渐变AlGaN空穴注入层，且p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并电子阻挡层上的V坑；在p型渐变AlGaN空穴注入层的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
S70.在p型渐变AlGaN空穴注入层上生长p型接触层；p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：
本对比例的AlGaN基紫外LED外延结构不含有低温应力释放层；
有源区发光层与电子阻挡层之间设有V坑，p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并电子阻挡层上的V坑。
其AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法如下：
S10.提供一硅衬底；
S20.在衬底上生长N型半导体层；
S30.在N型半导体层上生长含有V坑的有源区发光层；
S40.在有源区发光层上生长含有V坑的电子阻挡层；
S50.在电子阻挡层上生长p型渐变AlGaN空穴注入层，且p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并电子阻挡层上的V坑；在p型渐变AlGaN空穴注入层的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Al源的通入量递增；
S60.在p型渐变AlGaN空穴注入层上生长p型接触层；p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于：
p型渐变AlGaN空穴注入层中，Al组分含量沿外延方向保持不变，Al组分含量始终保持为0.5，Mg的掺杂浓度沿外延方向保持不变，Mg的掺杂浓度始终保持为1.8×1020/cm3。
AlxGa(1-x)N层中，x为0，Mg的掺杂浓度为1.5×1021/cm3。
测试由实施例1～实施例3及对比例1～对比例3的发光效率，比较实施例1～实施例3及对比例1～对比例2相对于对比例3的提升率，实验结果如下：
| 实验组 | 发光效率提升率/％ |
| 实施例1 | 1.8 |
| 实施例2 | 1.5 |
| 实施例3 | 0.9 |
| 对比例1 | 1.3 |
| 对比例2 | 0.7 |
实验结果表明，实施例1及实施例2的发光效率优于实施例3，其原因在于V坑的设置利于减少位错缺陷，提升空穴注入效率，表现为发光效率更高，对比例2虽然也设置V坑，然其发光效率低于实施例1，其原因在于，实施例1的V坑起始于低温应力释放层，位错屏蔽作用更明显，贯穿有源区发光层，空穴注入效率提升效果更好。
当然，以上图示仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种AlGaN基紫外LED外延结构，包括衬底及外延层，其特征在于，所述外延层包括沿外延方向依次生长的N型半导体层、低温应力释放层、有源区发光层、电子阻挡层、p型渐变AlGaN空穴注入层及p型接触层；
所述p型渐变AlGaN空穴注入层的Al组分含量沿外延方向递减，且所述p型渐变AlGaN空穴注入层掺杂有Mg，其中，Mg的掺杂浓度沿外延方向递增；
所述p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层；
所述低温应力释放层与所述电子阻挡层之间设有V坑，所述p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并所述电子阻挡层上的V坑。
2.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外LED外延结构，其特征在于，所述p型渐变AlGaN空穴注入层中，Al组分含量沿外延方向由a1递减至a2，其中，0＜a2＜a1＜1；
Mg的掺杂浓度沿外延方向由b1递增至b2，其中，1×105/cm³≤b1＜b2≤1×1021/cm³。
3.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外LED外延结构，其特征在于，所述AlxGa(1-x)N层中，0＜x≤0.3，Mg的掺杂浓度为1×1018/cm³~1.5×1021/cm³。
4.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外LED外延结构，其特征在于，所述低温应力释放层为掺杂Si的AlyGa(1-y)N单层或多层结构，其中，0＜y＜1，Si的掺杂浓度为1×1015/cm³~1×1018/cm³，厚度为0.01μm~2μm，生长温度为800~1000℃。
5.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外LED外延结构，其特征在于，所述电子阻挡层为Al组分含量沿外延方向递减的AlzGa(1-z)N多层结构，其中，0＜z＜1。
6.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外LED外延结构，其特征在于，所述N型半导体层为掺杂Si的AlcGa(1-c)N单层或多层结构，其中，0＜c＜1，Si的掺杂浓度为1×1018/cm³~1×1020/cm³，厚度为0.1μm~20μm。
7.根据权利要求1所述的AlGaN基紫外LED外延结构，其特征在于，所述有源区发光层为多周期交替生长的AliGa(1-i)N/AljGa(1-j)N结构，其中，0.2≤i≤0.6，0.4≤j≤0.8。
8.一种AlGaN基紫外LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长N型半导体层；
在所述N型半导体层上生长含有V坑的低温应力释放层；
在所述低温应力释放层上生长含有V坑的有源区发光层；
在所述有源区发光层上生长含有V坑的电子阻挡层；
在所述电子阻挡层上生长p型渐变AlGaN空穴注入层，且所述p型渐变AlGaN空穴注入层填充合并所述电子阻挡层上的V坑；
在所述p型渐变AlGaN空穴注入层上生长p型接触层；
其中，在p型渐变AlGaN空穴注入层的生长过程中，控制Al源的通入量递减，Mg源的通入量递增；
所述p型接触层为低掺杂Al、高掺杂Mg的AlxGa(1-x)N层。
9.一种LED，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的AlGaN基紫外LED外延结构。
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