CN116845159A - 一种深紫外发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层，电子阻挡层的至少一部分包括P型掺杂子层，其中，在衬底至空穴注入层的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加；本发明通过对电子阻挡层的至少一部分进行P型掺杂，且电子阻挡层的掺杂区域中，掺杂浓度由靠近量子阱有源层的下表面至靠近空穴注入层的上表面逐渐增加，可以在提高载流子注入效率的同时，防止P型掺杂杂质向量子阱有源层中扩散，进而提高了深紫外发光二极管的发光效率。

Description

一种深紫外发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体光电领域，尤其涉及一种深紫外发光二极管。
背景技术
在紫外线中，波长在200纳米至350纳米的光线被称为深紫外线。而深紫外发光二极管因其高效、环保、节能、可靠等优势，在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大的应用价值，这些优势是普通的紫外发光二极管所无法比拟的。
目前导致高Al组分的AlGaN基深紫外发光二极管的光输出效率偏低的一个主要原因为电子溢流严重。由于在AlGaN材料中，电子的迁移能力远高于空穴，来源于电子注入层的电子在经过量子阱有源层后会溢流至空穴注入层，造成辐射复合效率降低。为了避免该问题，深紫外LED中常使用高Al组分含量的电子阻挡层来阻挡电子，且该层通常需要进行P型掺杂。然而，电子阻挡层内部的P型掺杂，常常会扩散到量子阱有源层中，形成杂质而捕获电子空穴对，进而导致深紫外发光二极管的光输出效率偏低。
因此，亟需一种深紫外发光二极管以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种深紫外发光二极管及其外延生长方法，用于改善现有技术的深紫外发光二极管的光输出效率较低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层，电子阻挡层的至少一部分包括P型掺杂子层；
其中，在衬底至空穴注入层的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，电子阻挡层为单层AlGaN结构，电子阻挡层的厚度范围为5nm～100nm，电子阻挡层的Al组分含量占比大于或等于40％且小于100％。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，电子阻挡层仅包括P型掺杂子层，电子阻挡层与量子阱有源层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为5E17cm-3～5E18cm-3，电子阻挡层与空穴注入层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为1E18cm-3～1E21cm-3。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，电子阻挡层包括由下至上层叠设置的非故意掺杂层以及P型掺杂子层，非故意掺杂层的厚度范围为0.1nm～5nm；P型掺杂子层与非故意掺杂层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为5E17cm-3～5E18cm-3，P型掺杂子层与空穴注入层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为1E18cm-3～1E21cm-3。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，电子阻挡层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的超晶格结构，第一子层采用AlxGa1-xN作为生长材料，第二子层采用AlyGa1-yN作为生长材料，第一子层与量子阱有源层相接触；
其中，第一子层的Al组分含量占比x以及第二子层的Al组分含量占比y的取值范围满足40％≤y≤x＜100％。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，第一子层的厚度范围为0.1nm～5nm，第二子层的厚度范围为0.1nm～5nm；超晶格结构的周期数范围为2～30。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，超晶格结构的周期数为n，超晶格结构中的第1个周期单元与量子阱有源层相接触，超晶格结构中的第n个周期单元与空穴注入层相接触；
其中，超晶格结构包括多个具有P型掺杂子层的第一类周期单元；在每一个第一类周期单元中，第二子层的掺杂浓度和第一子层的掺杂浓度相同且恒定。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，超晶格结构中的周期单元均为第一类周期单元，第1个周期单元的掺杂浓度为a，第n个周期单元的掺杂浓度为b，第m个周期单元的掺杂浓度c(m)满足如下关系式：
c(m)＝a+(b-a)/(n-1)*(m-1)，且m＝[1,n]&a＜b。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，第1个周期单元为具有非故意掺杂层的第二类周期单元，第2个周期单元至第n个周期单元中的任意一个周期单元均为第一类周期单元。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，第2个周期单元的掺杂浓度为d，第n个周期单元的掺杂浓度为e，第h个周期单元的掺杂浓度f(h)满足如下关系式：
f(h)＝d+(e-d)/(n-2)*(h-2)，且h＝[2,n]&d＜e。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层，电子阻挡层的至少一部分包括P型掺杂子层，其中，在衬底至空穴注入层的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加；本发明通过对电子阻挡层的至少一部分进行P型掺杂，且电子阻挡层的掺杂区域中，掺杂浓度由靠近量子阱有源层的下表面至靠近空穴注入层的上表面逐渐增加，可以在提高载流子注入效率的同时，防止P型掺杂杂质向量子阱有源层中扩散，进而提高了深紫外发光二极管的发光效率。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的深紫外发光二极管的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的深紫外发光二极管的外延生长方法工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，均属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图2，本发明提供了一种深紫外发光二极管100，包括由下至上层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、电流扩展层14、量子阱有源层15、电子阻挡层16以及空穴注入层17，电子阻挡层16的至少一部分包括P型掺杂子层；
其中，在衬底11至空穴注入层17的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加。
本发明通过对电子阻挡层16的至少一部分进行P型掺杂，且电子阻挡层16的掺杂区域中，掺杂浓度由靠近量子阱有源层15的下表面至靠近空穴注入层17的上表面逐渐增加，可以在提高载流子注入效率的同时，防止P型掺杂杂质向量子阱有源层15中扩散，进而提高了深紫外发光二极管100的发光效率。
现结合具体实施例对本申请的技术方案进行描述。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的深紫外发光二极管100100的截面结构示意图；其中，深紫外发光二极管100包括由下至上层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、电流扩展层14、量子阱有源层15、电子阻挡层16以及空穴注入层17，电子阻挡层16的至少一部分包括P型掺杂子层；
其中，在衬底11至空穴注入层17的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加。
在本发明实施例中，衬底11为蓝宝石材料；蓝宝石材料有许多的优点：首先，蓝宝石材料的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底11。
在本发明实施例中，本征层12包括设置于衬底11上的低温缓冲层以及设置于低温缓冲层上的氮化铝本征层；其中，低温缓冲层的材料为氮化铝，其生长温度的范围在400摄氏度至800摄氏度之间，其厚度范围在10nm至50nm之间；氮化铝本征层为氮化铝，其生长温度的范围在1200摄氏度至1400摄氏度之间，其厚度范围在500nm至4000nm之间。
在本发明实施例中，电子注入层13的材料为硅掺杂的氮化铝镓材料，掺杂剂为SiH4；其中，电子注入层13中铝元素的组分范围在20％至90％之间，电子注入层13厚度范围在500nm至4000nm之间，电子注入层13的生长温度的范围在800摄氏度至1200摄氏度之间。
在本发明实施例中，电流扩展层14设置于电子注入层13上，电流扩展层14的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间；
具体地，电流扩展层14的材料为氮化铝镓，电流扩展层14中铝元素组分占电流扩展层14的百分数范围在20％至90％之间，电流扩展层14的厚度范围在10nm至300nm之间。其中，电流扩展层14的设置可以增强深紫外发光二极管100内部电流的横向扩展，进而可以极大地提高了深紫外发光二极管100的光提取效率。
在本发明实施例中，量子阱有源层15设置于电流扩展层14上，量子阱有源层15的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间。
具体地，量子阱有源层15包括交替设置的至少一个势阱层和至少两个势垒层，每个势阱层插入在两个相邻的势垒层之间；其中，势阱层以及势垒层的材质均为AlGaN材料，势垒层和势阱层的不同之处仅在于铝组分的含量不同；
进一步地，每一层势阱层的铝组分总含量比每一层势垒层的铝组分总含量低，这样是为了确保量子阱有源层15中的载流子被限制在势阱层内。
进一步地，势阱层的厚度范围为5nm～30nm，势阱层的Al组分含量占比为大于或者等于20％且小于100％；势阱层的厚度范围为0.1nm～5nm，Al组分为大于0且小于或者等于80％。
具体地，电子阻挡层16的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间，电子阻挡层16的至少一部分包括P型掺杂子层，P型掺杂子层采用二茂镁为掺杂剂；其中，P型掺杂子层的存在有利于空穴注入层17中的空穴注入至量子阱有源层15中，以与量子阱有源层15中的电子复合发光。
进一步地，在衬底11至空穴注入层17的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加。这样设计可以提高载流子注入效率的同时，防止P型掺杂杂质向量子阱有源层15中扩散，提高了深紫外发光二极管100的发光效率。
在本发明的一种实施例中，电子阻挡层16为单层AlGaN材料形成的膜层结构，电子阻挡层16的厚度范围为5nm～100nm，电子阻挡层16的Al组分含量占比大于或等于40％且小于100％。
在本发明的一种实施例中，电子阻挡层16仅包括P型掺杂子层(即电子阻挡层16为整层P型掺杂)，电子阻挡层16与量子阱有源层15相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为5E17cm-3～5E18cm-3，电子阻挡层16与空穴注入层17相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为1E18cm-3～1E21cm-3。
进一步地，当电子阻挡层16与量子阱有源层15相接触的一侧表面的P型掺杂浓度过高时，会导致P型掺杂杂质向量子阱有源层15扩散，从而导致深紫外发光二极管100的光输出效率降低；当电子阻挡层16与空穴注入层17相接触的一侧表面的P型掺杂浓度过小时，会导致空穴注入效率降低。
在本发明的另一种实施例中，电子阻挡层16包括由下至上层叠设置的非故意掺杂层以及P型掺杂子层，非故意掺杂层的厚度范围为0.1nm～5nm；
具体地，P型掺杂子层与非故意掺杂层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为5E17cm-3～5E18cm-3，P型掺杂子层与空穴注入层17相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为1E18cm-3～1E21cm-3。
其中，上述设计将电子阻挡层16中靠近量子阱有源层15的一部分不掺杂，进一步减弱了P型掺杂杂质向量子阱有源层15中扩散，从而有效地提高了深紫外发光二极管100的光输出效率。
在本发明的另一种实施例中，电子阻挡层16包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的超晶格结构，第一子层采用AlxGa1-xN作为生长材料，第二子层采用AlyGa1-yN作为生长材料，第一子层与量子阱有源层15相接触；
其中，第一子层的Al组分含量占比x以及第二子层的Al组分含量占比y的取值范围满足40％≤y≤x＜100％。
进一步地，第一子层的厚度范围为0.1nm～5nm，第二子层的厚度范围为0.1nm～5nm；超晶格结构的周期数范围为2～30。
进一步地，超晶格结构是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。
具体地，超晶格结构的周期数为n，超晶格结构中的第1个周期单元与量子阱有源层15相接触，超晶格结构中的第n个周期单元与空穴注入层17相接触；
其中，超晶格结构包括多个具有P型掺杂子层的第一类周期单元；在每一个第一类周期单元中，第二子层的掺杂浓度和第一子层的掺杂浓度相同且恒定。
在本发明实施例中，超晶格结构中的周期单元均为第一类周期单元，第1个周期单元的掺杂浓度为a，第n个周期单元的掺杂浓度为b，第m个周期单元的掺杂浓度c(m)满足如下关系式：
c(m)＝a+(b-a)/(n-1)*(m-1)，且m＝[1,n]&a＜b。
其中，上述设计是为了保证超晶格结构中相邻两个周期单元之间的掺杂浓度存在一个梯度，进而在P型掺杂杂质传递至量子阱有源层15的过程中起到一个很好的缓冲作用，有利于减小P型掺杂杂质的扩散。
在本发明的另一种实施例中，第1个周期单元为具有非故意掺杂层的第二类周期单元，第2个周期单元至第n个周期单元中的任意一个周期单元均为第一类周期单元。
在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管100中，第2个周期单元的掺杂浓度为d，第n个周期单元的掺杂浓度为e，第h个周期单元的掺杂浓度f(h)满足如下关系式：
f(h)＝d+(e-d)/(n-2)*(h-2)，且h＝[2,n]&d＜e。
其中，上述设计是为了保证超晶格结构中相邻两个周期单元之间的掺杂浓度存在一个梯度，进而在P型掺杂杂质传递至量子阱有源层15的过程中起到一个很好的缓冲作用，有利于减小P型掺杂杂质的扩散。同时，第1个周期单元为非故意掺杂，可以进一步减弱了P型掺杂杂质向量子阱有源层15中扩散，从而有效地提高了深紫外发光二极管100的光输出效率。
在本发明实施例中，空穴注入层17设置于电子阻挡层16上，空穴注入层17的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间；其中，空穴注入层17的材料为P型掺杂的AlGaN材料，空穴注入层17中铝组分含量的百分数范围在0至100％之间，空穴注入层17的厚度范围在1nm至50nm之间，空穴注入层17采用二茂镁作为掺杂剂。
进一步地，本发明的深紫外发光二极管100还包括欧姆接触层，欧姆接触层设置于空穴注入层17上，欧姆接触层的生长温度范围在400摄氏度至900摄氏度之间；其中，欧姆接触层的材料为P型掺杂的GaN材料，欧姆接触层的厚度范围在1nm至20nm之间，空穴注入层17采用二茂镁作为掺杂剂。
进一步地，在本发明实施例中，深紫外发光二极管100还包括N型电极和P型电极；
其中，电子注入层13与电流扩展层14之间形成台阶状结构，且电流扩展层14的面积小于电子注入层13的面积，P型电极设置于欧姆接触层上，N型电极设置于电子注入层13的台阶结构处。
相应地，本发明实施例还提供一种深紫外发光二极管100的外延生长方法；请参阅图1以及图2，图2为本发明实施例所提供的深紫外发光二极管100的外延生长方法工艺流程图，具体地，上述外延生长方法包括：
S10，在一衬底11上外延生长本征层12。
具体地，S10还包括：
首先，提供一衬底11，衬底11为蓝宝石材料；之后，在400摄氏度～800摄氏度下，在衬底11上低温生长低温缓冲层，低温缓冲层的厚度范围在10nm至50nm之间；最后，将生长温度升温至1200摄氏度至1400摄氏度之间，在低温缓冲层上生长氮化铝本征层12，氮化铝本征层12的厚度范围在500nm至4000nm之间。其中，低温缓冲层以及氮化铝本征层12构成本征层12，低温缓冲层以及氮化铝本征层12的材料均为氮化铝。
S20，在本征层12上外延生长电子注入层13。
具体的，S20还包括：
首先，将生长温度降低至900摄氏度至1200摄氏度之间；之后，在本征层12外延生长电子注入层13。其中，电子注入层13的材料为硅掺杂的氮化铝镓材料；其中，铝元素的组分范围在20％至90％之间，硅掺杂剂为SiH4。
S30，在电子注入层13上外延生长电流扩展层14。
具体地，S30还包括：
首先，将生长温度降温到700至1100 之间，在电子注入层13上外延生长电流扩展层14；其中，电流扩展层14的材料为非故意掺杂的氮化铝镓，电流扩展层14中铝元素组分的质量百分数范围在20％至90％之间，电流扩展层14的厚度范围在10nm至300nm之间。
S40，在电流扩展层14上外延生长量子阱有源层15。
具体的，S40还包括：
首先，将生长温度维持在700至1100 之间，在电流扩展层14上外延生长量子阱有源层15；其中，量子阱有源层15包括交替设置的至少一个势阱层和至少两个势垒层，每个势阱层插入在两个相邻的势垒层之间；其中，势阱层以及势垒层的材质均为AlGaN材料，势垒层和势阱层的不同之处仅在于铝组分的含量不同。
进一步地，势阱层的厚度范围为5nm～30nm，势阱层的Al组分含量占比为大于或者等于20％且小于100％；势阱层的厚度范围为0.1nm～5nm，Al组分为大于0且小于或者等于80％。
S50，在量子阱有源层15上外延生长电子阻挡层16。
具体的，S50还包括：
首先，维持反应腔的温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间，在量子阱有源层15上外延生长电子阻挡层16，电子阻挡层16的至少一部分进行P型掺杂；其中，电子阻挡层16为单层AlGaN结构或者AlGaN/AlGaN组成的超晶格结构。
具体地，电子阻挡层16铝组分含量的百分比范围在40％至100％之间，电子阻挡层16厚度范围在5nm至100nm之间。
S60，在电子阻挡层16上外延生长空穴注入层17。
具体地，S60还包括：
将生长温度维持到700摄氏度至1100摄氏度之间，在电子阻挡层16上外延生长空穴注入层17。其中，空穴注入层17的材料为P型掺杂的氮化铝镓材料，空穴注入层17中铝组分的百分数范围在0至100％之间，空穴注入层17的厚度范围在1nm至50nm之间，空穴注入层17采用二茂镁作为P型掺杂剂。
之后，将生长温度降温到400至900之间，在空穴注入层17上外延生长欧姆接触层；其中，欧姆接触层的材料为P型掺杂的氮化镓材料，欧姆接触层19的厚度范围在1nm至20nm之间，欧姆接触层采用二茂镁作为P型掺杂剂。
之后，在电子注入层13的台阶结构处设置N型电极，N型电极与电流扩展层14相对且间隔设置；最后，在欧姆接触层上形成P型电极。
具体地，通过上述方法制备四种不同的深紫外发光二极管100，并与现有技术的深紫外发光二极管100进行对比，各实施例的具体膜层结构如下：
实施例1：
本发明实施例1提供的深紫外发光二极管100的膜层结构由下至上依次如下所示：
衬底11，材料为蓝宝石材料；
本征层12，材料为氮化铝，其厚度为2000nm；
电子注入层13，材料为Si掺杂的氮化铝镓材料，其中，电子注入层13中的Al组分占电子注入层13的质量百分数为50％，厚度为2500nm；
电流扩展层14，材料为非故意掺杂的氮化铝镓，电流扩展层14中铝元素组分的质量百分数范围在50％，电流扩展层14的厚度为100nm；
量子阱有源层15中，材质为氮化铝镓，势垒层中Al组分含量占比为55％，势垒层的厚度为12nm；势阱层中Al组分含量占比为45％，势阱层的厚度为2nm；
电子阻挡层16，为整层Mg掺杂的单层Al0.75Ga0.25N结构，厚度为30nm；在衬底11至电子阻挡层16的方向上，掺杂浓度从1E18cm-3线性增加至1E20cm-3；
空穴注入层17，材质为P型掺杂的氮化铝镓材料，空穴注入层17中铝组分的质量百分数为40％，厚度为20nm，采用二茂镁作为P型掺杂剂；
欧姆接触层，材料为P型掺杂的氮化镓材料，欧姆接触层的厚度为10nm，欧姆接触层采用二茂镁作为P型掺杂剂。
进一步地，采用常规方法在电子注入层13上均设置N型电极，并在欧姆接触层上均设置P型电极，以构成完整的外延芯片结构，具体工艺在此不做赘述。其中，N型电极以及P型电极均为多层复合金属材料。
实施例2：
与实施例1不同的是，电子阻挡层16为单层Al0.75Ga0.25N结构，电子阻挡层16靠近量子阱有源层15的第一部分为非故意掺杂，厚度为2nm；电子阻挡层16的掺杂部分厚度为28nm，在衬底11至电子阻挡层16的方向上，掺杂浓度从1E18cm-3线性增加至1E20cm-3。
实施例3：
与实施例1不同的是，电子阻挡层16为Al0.85Ga0.15N/Al0.65Ga0.35N的超晶格结构，Al0.85Ga0.15N的厚度为3nm，Al0.65Ga0.35N的厚度为6nm，超晶格结构的周期数为5；
具体地，第1个周期单元与量子阱有源层15相接触，第5个周期单元与空穴注入层17相接触，第1个周期单元至第5个周期单元中的任意一个周期单元均为P型掺杂；
其中，第1个周期单元的掺杂浓度为1E18cm-3，第5个周期单元的掺杂浓度为1E20cm-3，第m个周期单元的掺杂浓度c(m)满足如下关系式：
c(m)＝1E18+(1E20-1E18)/4*(m-1)，且m＝[1,5]。
实施例4：
与实施例1不同的是，电子阻挡层16为Al0.85Ga0.15N/Al0.65Ga0.35N的超晶格结构，Al0.85Ga0.15N的厚度为3nm，Al0.65Ga0.35N的厚度为6nm，超晶格结构的周期数为5；
具体地，第1个周期单元与量子阱有源层15相接触，第5个周期单元与空穴注入层17相接触，第1个周期单元为非故意掺杂，第2个周期单元至第5个周期单元中的任意一个周期单元均为P型掺杂；
其中，第2个周期单元的掺杂浓度为1E18cm-3，第5个周期单元的掺杂浓度为1E20cm-3，第h个周期单元的掺杂浓度f(h)满足如下关系式：
f(h)＝1E18+(1E20-1E18)/3*(h-2)，且h＝[2,5]。
对比例：
对比例采用传统外延生长方法制备，与实施例1不同的是，为整层Mg掺杂的单层Al0.75Ga0.25N结构，厚度为30nm；在衬底11至电子阻挡层16的方向上，掺杂浓度保持1E20cm-3不变。
最后，在100mA驱动电流的作用下，分别测试上述各种深紫外发光二极管100的光输出效率(mW)以及正向电压(V)，其实验结果参见表1所示：
表1
由上表1可知，将实施例1至4与对比实施例进行对比可知，本发明提供的外延生长方法制备的深紫外发光二极管100(实施例1至4)相比标准工艺制备的深紫外发光二极管100(对比例)具有更高的光输出效率，以及不低于标准工艺制备的深紫外发光二极管100(对比例)的正向电压。其中，当电子阻挡层16选用实施例4对应的结构时，光输出效率以及正向电压最高。
将实施例2与实施例1进行对比，或者将实施例4与实施例3进行对比可知，将电子阻挡层16中靠近量子阱有源层15的一部分进行非故意掺杂相比P型掺杂，能够得到较高的光输出效率以及正向电压。
将实施例3与实施例1进行对比，或者将实施例4与实施例2进行对比可知，电子阻挡层16选用超晶格结构进行P型掺杂相比对整层AlGaN结构进行P型掺杂，能够得到较高的光输出效率以及正向电压。
综上，区别于现有技术的情况，本发明提出的深紫外发光二极管100包括由下至上层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、电流扩展层14、量子阱有源层15、电子阻挡层16以及空穴注入层17，电子阻挡层16的至少一部分包括P型掺杂子层，其中，在衬底11至空穴注入层17的方向上，P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加；本发明通过对电子阻挡层16的至少一部分进行P型掺杂，且电子阻挡层16的掺杂区域中，掺杂浓度由靠近量子阱有源层15的下表面至靠近空穴注入层17的上表面逐渐增加，可以在提高载流子注入效率的同时，防止P型掺杂杂质向量子阱有源层15中扩散，进而提高了深紫外发光二极管100的发光效率。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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和改进，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)

1.一种深紫外发光二极管，其特征在于，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层，所述电子阻挡层的至少一部分包括P型掺杂子层；
其中，在所述衬底至所述空穴注入层的方向上，所述P型掺杂子层的掺杂浓度逐渐增加。
2.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子阻挡层为单层AlGaN结构，所述电子阻挡层的厚度范围为5nm～100nm，所述电子阻挡层的Al组分含量占比大于或等于40％且小于100％。
3.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子阻挡层仅包括所述P型掺杂子层，所述电子阻挡层与所述量子阱有源层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为5E17cm-3～5E18cm-3，所述电子阻挡层与所述空穴注入层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为1E18cm-3～1E21cm-3。
4.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子阻挡层包括由下至上层叠设置的非故意掺杂层以及所述P型掺杂子层，所述非故意掺杂层的厚度范围为0.1nm～5nm；所述P型掺杂子层与所述非故意掺杂层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为5E17cm-3～5E18cm-3，所述P型掺杂子层与所述空穴注入层相接触的一侧表面的掺杂浓度范围为1E18cm-3～1E21cm-3。
5.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述电子阻挡层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的超晶格结构，所述第一子层采用AlxGa1-xN作为生长材料，所述第二子层采用AlyGa1-yN作为生长材料，所述第一子层与所述量子阱有源层相接触；
其中，所述第一子层的Al组分含量占比x以及所述第二子层的Al组分含量占比y的取值范围满足40％≤y≤x＜100％。
6.根据权利要求5所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层的厚度范围为0.1nm～5nm，所述第二子层的厚度范围为0.1nm～5nm；所述超晶格结构的周期数范围为2～30。
7.根据权利要求6所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构的周期数为n，所述超晶格结构中的第1个周期单元与所述量子阱有源层相接触，所述超晶格结构中的第n个周期单元与所述空穴注入层相接触；
其中，所述超晶格结构包括多个具有所述P型掺杂子层的第一类周期单元；在每一个所述第一类周期单元中，所述第二子层的掺杂浓度和所述第一子层的掺杂浓度相同且恒定。
8.根据权利要求7所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构中的周期单元均为所述第一类周期单元，所述第1个周期单元的掺杂浓度为a，所述第n个周期单元的掺杂浓度为b，第m个周期单元的掺杂浓度c(m)满足如下关系式：
c(m)＝a+(b-a)/(n-1)*(m-1)，且m＝[1,n]&a＜b。
9.根据权利要求7所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第1个周期单元为具有非故意掺杂层的第二类周期单元，第2个周期单元至所述第n个周期单元中的任意一个周期单元均为所述第一类周期单元。
10.根据权利要求9所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第2个周期单元的掺杂浓度为d，所述第n个周期单元的掺杂浓度为e，第h个周期单元的掺杂浓度f(h)满足如下关系式：
f(h)＝d+(e-d)/(n-2)*(h-2)，且h＝[2,n]&d＜e。
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