CN117352609A - 具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法 - Google Patents

具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117352609A
CN117352609A CN202311473989.3A CN202311473989A CN117352609A CN 117352609 A CN117352609 A CN 117352609A CN 202311473989 A CN202311473989 A CN 202311473989A CN 117352609 A CN117352609 A CN 117352609A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
sub
ohmic contact
ultraviolet light
emitting diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311473989.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张骏
陈圣昌
岳金顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Zican Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Zican Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Zican Technology Co ltd filed Critical Suzhou Zican Technology Co ltd
Priority to CN202311473989.3A priority Critical patent/CN117352609A/zh
Publication of CN117352609A publication Critical patent/CN117352609A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H01L33/145—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen characterised by the doping materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法，深紫外发光二极管包括依次层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层以及复合欧姆接触层，其中，复合欧姆接触层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料；本发明通过在Mg掺杂的GaN材料中插入至少一层AlN材料或者AlGaN材料，增加了与GaN材料界面处的反向电荷，增大极化效应，形成一个或多个的隧穿结，最终提高了深紫外发光二极管的发光效率。

Description

具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法
技术领域
本发明涉及半导体光电领域，尤其涉及一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法。
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。
目前在深紫外发光二极管中，空穴注入层目前通常为P型掺杂的AlGaN外延层，由于AlGaN材料中受主能级通常较深，使得P型AlGaN材料具有高电阻性，而且不适合P型欧姆接触形成。因此，P型AlGaN材料的顶部通常需要生长P型欧姆接触层，用以与芯片电极形成欧姆接触。然而，现有的P型欧姆接触层一般采用Mg掺杂的GaN材料，其内的空穴向量子阱有源层的输运能力较弱，导致深紫外发光二极管的发光效率较低。
因此，亟需一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法，用于改善现有技术的深紫外发光二极管的光输出功率较低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，包括依次层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层以及复合欧姆接触层；
其中，复合欧姆接触层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
优选的，周期结构的总厚度为2nm～20nm，周期结构的周期数为1～4。
优选的，第一子层为非故意掺杂的AlGaN材料或者非故意掺杂的AlN材料；第一子层中的Al组分为70％～100％，第一子层的厚度为0.2nm～1nm。
优选的，第一子层为Mg掺杂的AlGaN材料或者Mg掺杂的AlN材料；第一子层中的Al组分为70％～100％，第一子层的厚度为0.4nm～2nm。
优选的，第一子层为整层Mg掺杂结构，第一子层的掺杂浓度为1E15cm-3～1E18cm-3。
优选的，第一子层为Si掺杂的AlGaN材料或者Mg掺杂的AlN材料；第一子层中的Al组分为70％～100％，第一子层的厚度为0.1nm～0.5nm。
优选的，第一子层为整层Mg掺杂结构，第一子层的掺杂浓度为1E17cm-3～1E19cm-3。
优选的，第二子层为整层Mg掺杂结构，第二子层的掺杂浓度为1E19cm-3～1E21cm-3。
优选的，在MOCVD设备的反应腔中，复合欧姆接触层的生长温度不超过900℃，且第一子层的生长温度与第二子层的生长温度相同。
相应地，本发明还提供一种如上任一项的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管的生长方法，方法包括：
S10，在一衬底上外延生长本征层；
S20，在本征层上外延生长电子注入层；
S30，在电子注入层上外延生长量子阱有源层；
S40，在量子阱有源层上外延生长电子阻挡层；
S50，在电子阻挡层上外延生长空穴注入层；
S60，在空穴注入层上外延生长复合欧姆接触层；
其中，复合欧姆接触层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法，深紫外发光二极管包括依次层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层以及复合欧姆接触层，其中，复合欧姆接触层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料；本发明通过在用于欧姆接触的Mg掺杂的GaN材料中插入至少一层AlN材料或者AlGaN材料构成的第一子层，第一子层增加了与第二子层界面处的反向电荷，增大极化效应，形成一个或多个的隧穿结，从而提高了复合欧姆接触层中的空穴向前端量子阱有源层的输运能力，最终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具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管的截面结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的具备复合欧姆接触结构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、完整的描述，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。
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100的截面结构示意图；本发明提供了一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100，包括层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、量子阱有源层14、电子阻挡层15、空穴注入层16以及复合欧姆接触层17；
其中，复合欧姆接触层17包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
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的厚度范围在500nm至4000nm之间，电子注入层13的生长温度范围在800摄氏度至1200摄氏度之间。
在本发明实施例中，量子阱有源层14设置于电子注入层13上，量子阱有源层14的生长温度范围在900摄氏度至1200摄氏度之间。
具体地，量子阱有源层14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，势阱层以及势垒层均包括AlGaN材料，且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中的载流子被限制在势阱层内。
进一步地，势阱层的材料为Alx1Gay1N，势阱层的厚度为0.1nm～5nm，其中，30％＜x1＜80％，且x1+y1＝1；势垒层的材料为Alx2Gay2N，势垒层的厚度为1nm～30nm，其中，40％＜x2＜90％，且x2+y2＝1。
进一步地，量子阱有源层14的周期数大于等于1且小于等于10，周期数为正整数。
在本发明实施例中，电子阻挡层15为单层AlGaN结构，或者，电子阻挡层15是由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AlaGa1-aN作为生长材料，第二子层采用AlbGa1-bN作为生长材料，其中，0＜a≤b＜1。
其中，电子阻挡层15为Mg掺杂的半导体材料，其使用二茂镁作为掺杂剂。
进一步地，电子阻挡层15中铝组份含量大于或者等于50％且小于100％，电子阻挡层15的厚度范围在0.1nm至200nm之间。
在本发明实施例中，空穴注入层16设置于电子阻挡层15上，空穴注入层16的生长温度范围在600摄氏度至1100摄氏度之间；其中，空穴注入层16的材料为Mg掺杂的AlGaN材料，空穴注入层16中铝组分含量大于或者等于20％且小于或等于60％，空穴注入层16的厚度范围在1nm至50nm之间。
具体地，空穴注入层16采用二茂镁作为掺杂剂，空穴注入层16的掺杂浓度范围为1E18cm-3～5E20cm-3。
在本发明实施例中，复合欧姆接触层17设置于空穴注入层16上，复合欧姆接触层17的生长温度范围在400摄氏度至900摄氏度之间；其中，复合欧姆接触层17包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
优选的，周期结构的总厚度为2nm～20nm，周期结构的周期数为1～4。
优选的，第一子层为非故意掺杂的AlGaN材料或者非故意掺杂的AlN材料；第一子层中的Al组分为70％～100％，第一子层的厚度为0.2nm～1nm。
优选的，第一子层为Mg掺杂的AlGaN材料或者Mg掺杂的AlN材料；第一子层中的Al组分为70％～100％，第一子层的厚度为0.4nm～2nm。
优选的，第一子层为整层Mg掺杂结构，第一子层的掺杂浓度为1E15cm-3～1E18cm-3。
优选的，第一子层为Si掺杂的AlGaN材料或者Mg掺杂的AlN材料；第一子层中的Al组分为70％～100％，第一子层的厚度为0.1nm～0.5nm。
优选的，第一子层为整层Mg掺杂结构，第一子层的掺杂浓度为1E17cm-3～1E19cm-3。
优选的，第二子层为整层Mg掺杂结构，第二子层的掺杂浓度为1E19cm-3～1E21cm-3。
优选的，在MOCVD设备的反应腔中，复合欧姆接触层17的生长温度不超过900℃，且第一子层的生长温度与第二子层的生长温度相同。
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18和P型电极19；
其中，量子阱有源层14与电子注入层13之间形成台阶状结构，且量子阱有源层14的面积小于电子注入层13的面积，P型电极19设置于复合欧姆接触层17上，N型电极18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具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100的外延生长方法，上述外延生长方法在MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)设备中进行。请参阅图1以及图2，图2为本发明实施例所提供的具备复合欧姆接触结构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，氮化铝本征层的厚度范围在500nm至4000nm之间。其中，低温缓冲层以及氮化铝本征层构成本征层12，低温缓冲层以及氮化铝本征层的材料均为氮化铝。
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800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上外延生长量子阱有源层14。
具体的，S30还包括：
首先，将生长温度降低至900摄氏度至1200摄氏度之间，在电子注入层13上外延生长量子阱有源层14；其中，量子阱有源层14包括交替设置的至少一个势阱层和至少两个势阱层，每个势阱层插入在两个相邻的势垒层之间；
其中，势阱层和势阱层的材料均为AlGaN。
S40，在量子阱有源层14上外延生长电子阻挡层15。
具体的，S40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14上外延生长电子阻挡层15；其中，电子阻挡层15为单层Mg掺杂的AlGaN结构，或者，电子阻挡层15是由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AlaGa1-aN作为生长材料，第二子层采用AlbGa1-bN作为生长材料，其中，0＜a≤b＜1。
S50，在电子阻挡层15上外延生长空穴注入层16。
具体地，S50还包括：
将生长温度降温到600摄氏度至1100摄氏度之间，在电子阻挡层15上外延生长空穴注入层16。其中，空穴注入层16的材料为P型掺杂的氮化铝镓材料，空穴注入层16中铝组分含量在20％至60％之间，空穴注入层16的厚度范围在0.1nm至50nm之间，空穴注入层16采用二茂镁作为P型掺杂剂。
S60，在空穴注入层16上外延生长复合欧姆接触层17。
具体地，S60还包括：
将生长温度降温到400摄氏度至900摄氏度之间，在空穴注入层16上外延生长复合欧姆接触层17；
其中，复合欧姆接触层17包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
优选的第一子层的生长温度与第二子层的生长温度相同。
最后，在电子注入层13的台阶结构处设置N型电极18，N型电极18与量子阱有源层14相对且间隔设置；最后，在复合欧姆接触层17上形成P型电极19。
具体地，通过上述方法制备三种具备复合欧姆接触结构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，上述四种深紫外发光二极管100在相同驱动电流(mA)的作用下，分别测试上述四种深紫外发光二极管100对应的光输出功率(mW)和工作电压(V)。
实施例1：
本发明实施例1提供的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100的膜层结构沿沉积方向依次如下所示：
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的质量百分含量为50％，厚度为2500nm；
量子阱有源层14中，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，势垒层的材料为氮化铝镓，Al组分的质量百分含量为55％，势垒层的厚度为10nm；势阱层的材料为氮化铝镓，Al组分含量为45％，势阱层的厚度为2nm；
电子阻挡层15，为单层Mg掺杂的氮化铝镓结构，厚度为10nm，铝组分的质量百分数为60％；
空穴注入层16，材质为P型掺杂的氮化铝镓材料，空穴注入层16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，掺杂浓度为1E20cm-3；
复合欧姆接触层17，包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；其中，周期结构的周期数为2；第一子层为非故意掺杂的AlN材料，厚度为0.4nm；第二子层为Mg掺杂的GaN材料，厚度为4nm，掺杂浓度为1E20cm-3。
进一步地，采用常规方法在电子注入层13上均设置相同材料的N型电极18，并在复合欧姆接触层17上均设置相同材料的P型电极19，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18以及P型电极19均为多层复合金属材料。
实施例2：
本发明实施例2提供的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100的膜层结构与本发明实施例1提供的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100的膜层结构大致相同，不同之处仅在于复合欧姆接触层17的不同：
复合欧姆接触层17，包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；其中，周期结构的周期数为2；第一子层为整层Mg掺杂的AlN材料，厚度为0.6nm，掺杂浓度为1E17cm-3；第二子层为Mg掺杂的GaN材料，厚度为4nm，掺杂浓度为1E20cm-3。
实施例3：
本发明实施例3提供的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100的膜层结构与本发明实施例1提供的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100的膜层结构大致相同，不同之处仅在于复合欧姆接触层17的不同：
复合欧姆接触层17，包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；其中，周期结构的周期数为2；
具体地，第一子层为整层Si掺杂的AlN材料，厚度为0.2nm，掺杂浓度为1E20cm-3；第二子层为Mg掺杂的GaN材料，厚度为4nm，掺杂浓度为1E20cm-3。
对比例：
常规工艺制备的深紫外发光二极管100，对比例提供的深紫外发光二极管100的膜层结构与实施例1的结构和材料大致相同，不同之处仅在于欧姆接触层的不同：
欧姆接触层为Mg掺杂的GaN材料，厚度为8nm，掺杂浓度为1E20cm-3；对比例的其他膜层结构与本发明实施例的其他膜层结构相同。
进一步地，将本发明实施例1至本发明实施例3制备的深紫外发光二极管100与对比例制备的深紫外发光二极管100进行对比，上述四种深紫外发光二极管100在40mA的驱动电流的作用下，分别测试上述四种深紫外发光二极管100对应的光输出功率(mW)和工作电压(V)，如下表1所示：
表1
其中，通过对比可知，本发明实施例1至本发明实施例3制备的深紫外发光二极管100相比对比例制备的深紫外发光二极管100在40mA下的光功率偏高，且工作电压偏高，这说明在常规的P型低温GaN接触层中，插入薄层的AlGaN材料或者AlN材料，可以增加与GaN材料界面处的反向电荷，增大极化效应，形成一个或多个隧穿结，进而提高空穴向前端的输运能力，最终降低工作电压并提高深紫外发光二极管100的发光效率。
进一步地，将本发明实施例2以及本发明实施例3与本发明实施例1进行对比可知，在常规的P型低温GaN接触层中，插入薄层的AlGaN/AlN材料，并对AlGaN/AlN材料进行Mg掺杂，可以进一步增大极化效应，进而提高空穴向前端的输运能力，最终降低工作电压并提高深紫外发光二极管100的发光效率。
综上，区别于现有技术的情况，本发明提供了一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管100及其生长方法，深紫外发光二极管100包括依次层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、量子阱有源层14、电子阻挡层15、空穴注入层16以及复合欧姆接触层17，其中，复合欧姆接触层17包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层第一子层与空穴注入层16相接触；第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，第二子层为Mg掺杂的GaN材料；本发明通过在用于欧姆接触的Mg掺杂的GaN材料中插入至少一层AlN材料或者AlGaN材料构成的第一子层，第一子层增加了与第二子层界面处的反向电荷，增大极化效应，形成一个或多个的隧穿结，从而提高了复合欧姆接触层17中的空穴向前端量子阱有源层的输运能力，最终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)

1.一种具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层以及复合欧姆接触层；
其中，所述复合欧姆接触层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层所述第一子层与所述空穴注入层相接触；所述第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，所述第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
2.根据权利要求1所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述周期结构的总厚度为2nm～20nm，所述周期结构的周期数为1～4。
3.根据权利要求1所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层为非故意掺杂的AlGaN材料或者非故意掺杂的AlN材料；所述第一子层中的Al组分为70％～100％，所述第一子层的厚度为0.2nm～1nm。
4.根据权利要求1所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层为Mg掺杂的AlGaN材料或者Mg掺杂的AlN材料；所述第一子层中的Al组分为70％～100％，所述第一子层的厚度为0.4nm～2nm。
5.根据权利要求4所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层为整层Mg掺杂结构，所述第一子层的掺杂浓度为1E15cm-3～1E18cm-3。
6.根据权利要求1所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层为Si掺杂的AlGaN材料或者Mg掺杂的AlN材料；所述第一子层中的Al组分为70％～100％，所述第一子层的厚度为0.1nm～0.5nm。
7.根据权利要求6所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层为整层Mg掺杂结构，所述第一子层的掺杂浓度为1E17cm-3～1E19cm-3。
8.根据权利要求1所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第二子层为整层Mg掺杂结构，所述第二子层的掺杂浓度为1E19cm-3～1E21cm-3。
9.根据权利要求1所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管，其特征在于，在MOCVD设备的反应腔中，所述复合欧姆接触层的生长温度不超过900℃，且所述第一子层的生长温度与所述第二子层的生长温度相同。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管的生长方法，其特征在于，所述方法包括：
S10，在一衬底上外延生长本征层；
S20，在所述本征层上外延生长电子注入层；
S30，在所述电子注入层上外延生长量子阱有源层；
S40，在所述量子阱有源层上外延生长电子阻挡层；
S50，在所述电子阻挡层上外延生长空穴注入层；
S60，在所述空穴注入层上外延生长复合欧姆接触层；
其中，所述复合欧姆接触层包括多个第一子层和多个第二子层交替形成的周期结构，至少一层所述第一子层与所述空穴注入层相接触；所述第一子层为AlN材料或者AlGaN材料，所述第二子层为Mg掺杂的GaN材料。
CN202311473989.3A 2023-11-07 2023-11-07 具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法 Pending CN117352609A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311473989.3A CN117352609A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311473989.3A CN117352609A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117352609A true CN117352609A (zh) 2024-01-05

Family

ID=89359476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311473989.3A Pending CN117352609A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117352609A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030197169A1 (en) Gallium nitride-based semiconductor light emitting device
US20100123119A1 (en) Light emitting diode having indium nitride
US8994064B2 (en) Led that has bounding silicon-doped regions on either side of a strain release layer
CN109860359B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN103165785A (zh) 用于制造半导体器件的方法
CN115863501B (zh) 一种发光二极管外延片及其制备方法
CN115548193A (zh) 一种深紫外发光二极管及其外延生长方法
CN109671817B (zh) 一种发光二极管外延片及其制备方法
CN109103312B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN117410406B (zh) 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
CN108550668B (zh) 一种发光二极管外延片及其制作方法
CN109309150B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN110047980B (zh) 一种紫外led外延结构及其制备方法
CN103165772A (zh) Iii族氮化物半导体发光器件
CN116014041A (zh) 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
CN117352609A (zh) 具备复合欧姆接触结构的深紫外发光二极管及其生长方法
CN111987196A (zh) 半导体元件
CN117954544B (zh) 一种可抗esd的深紫外发光二极管
KR100954729B1 (ko) ＩｎＮ 양자섬 캡핑층을 구비한 질화물계 발광소자
CN117637950A (zh) 一种具备空穴供给结构的深紫外发光二极管
CN117352617A (zh) 具备复合阻挡结构的深紫外发光二极管
CN117594720A (zh) 具备复合阻挡结构的深紫外发光二极管及其制备方法
CN113725332B (zh) 一种紫外led外延结构及其制备方法和应用
CN115548188A (zh) 一种深紫外发光二极管及其外延生长方法
CN117954544A (zh) 一种可抗esd的深紫外发光二极管

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination