CN117954544A - 一种可抗esd的深紫外发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可抗ESD的深紫外发光二极管,其通过在本征层与电子注入层之间依次生长第一过渡层、第二过渡层以及第一半导体层,第一过渡层以及第二过渡层用于缓解电子注入层产生的压应力,第一半导体层用于对AlGaN结构进行过渡Si掺杂,以进一步缓解电子注入层产生的压应力,从而降低电子注入层表面形成的六角柱状缺陷的密度,进而提高深紫外发光二极管的ESD性能;同时,本发明还通过在空穴注入层上形成第二半导体层,第二半导体层为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且第二半导体层的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增,从而降低空穴注入层表面形成的六角柱状缺陷的密度,进一步提高深紫外发光二极管的ESD性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电领域,尤其涉及一种可抗ESD的深紫外发光二极管。
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。
目前在AlGaN基的深紫外发光二极管中,通常使用高Al组分AlGaN作为N型注入层和P型注入层,当高Al组分AlGaN进行P型掺杂或者N型掺杂时,其AlGaN表面会形成六角柱状缺陷。发明人的生产过程中发现,这些深紫外发光二极管中经过掺杂的AlGaN表面的六角柱状缺陷会影响深紫外发光二极管的ESD(静电放电)性能,从而造成深紫外芯片的漏电死灯。
故需要提出一种新的深紫外发光二极管设计方案用于解决现有技术所存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种可抗ESD的深紫外发光二极管,用于改善现有技术的深紫外发光二极管的ESD性能较差的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种可抗ESD的深紫外发光二极管,包括沿生长方向依次层叠设置的衬底、本征层、第一过渡层、第二过渡层、第一半导体层、电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层、第二半导体层以及欧姆接触层;
其中,第一过渡层为单层AlGaN结构,第一过渡层的Al组分含量大于或等于电子注入层的Al组分含量且小于或者等于本征层的Al组分含量;第二过渡层为单层AlGaN结构,且第二过渡层的Al组分含量沿生长方向线性递减;第一半导体层为整层Si掺杂的AlGaN结构,且第一半导体层的Si掺杂浓度沿生长方向线性递增;第二半导体层为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且第二半导体层的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增。
优选地,第一过渡层的Al组分含量为a,电子注入层的Al组分含量为b;
其中,a和b之间满足以下关系:(b+100%)*0.6≤a≤(b+100%)*0.8。
优选的,第一过渡层为整层非故意掺杂,第一过渡层的厚度为50nm~500nm。
优选地,第二过渡层与第一过渡层相接触的界面处的Al组分含量为c,第二过渡层与第一半导体层相接触的界面处的Al组分含量为d,电子注入层的Al组分含量为e;
其中,c、d和e之间满足以下关系:90%≥c>d,且(e+100%)*0.45≤d≤(e+100%)*0.65。
优选的,第二过渡层为整层非故意掺杂,第二过渡层的厚度为50nm~1500nm。
优选的,第一半导体层的Al组分含量与电子注入层的Al组分含量相同,第一半导体层的厚度为50nm~1500nm。
优选地,第一半导体层与第二过渡层相接触的界面处的Si掺杂浓度为S1,第一半导体层与电子注入层相接触的界面处的Si掺杂浓度为S2,电子注入层的Si掺杂浓度为S3,其中,S1、S2和S3之间满足以下关系:1E16cm-3≤S1<S2≤1E21cm-3且S3*0.8≤S2≤S3。
优选的,第二半导体层的Al组分含量为30%~70%,第二半导体层的厚度为1nm~50nm。
优选的,第二半导体层与空穴注入层相接触的界面处的Mg掺杂浓度为M1,第二半导体层与欧姆接触层相接触的界面处的Mg掺杂浓度为M2,欧姆接触层的Mg掺杂浓度为M3,其中,M1、M2和M3之间满足以下关系:1E18cm-3≤M1<M2≤1E21cm-3且M3*0.5≤M2≤M3*0.9。
优选地,第二过渡层的V/III比沿生长方向线性降低,第二半导体层的V/III比沿生长方向线性降低。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明通过在本征层与电子注入层之间依次生长第一过渡层、第二过渡层以及第一半导体层,第一过渡层以及第二过渡层用于缓解电子注入层产生的压应力,第一半导体层用于对AlGaN结构进行过渡Si掺杂,以进一步缓解电子注入层产生的压应力,从而改善电子注入层的表面形貌,以降低电子注入层形成的六角柱状缺陷的密度,进而提高深紫外发光二极管的ESD性能;同时,本发明还通过在空穴注入层上形成第二半导体层,第二半导体层为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且第二半导体层的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增,以改善空穴注入层的表面形貌,从而降低空穴注入层形成的六角柱状缺陷的密度,进一步提高深紫外发光二极管的ESD性能,更进一步提高了深紫外发光二极管的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的可抗ESD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可抗ESD的深紫外发光二极管的外延生长方法工艺流程图;
图3为本发明实施例所提供的可抗ESD的深紫外发光二极管中掺杂区域的AlGaN材料的表面形貌SEM图;
图4为对比例所提供的可抗ESD的深紫外发光二极管中掺杂区域的AlGaN材料的表面形貌SEM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。
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101的截面结构示意图;本发明提供了一种可抗ESD的深紫外发光二极管101,包括沿生长方向依次层叠设置的衬底101、本征层102、第一过渡层103、第二过渡层104、第一半导体层105、电子注入层106、电流扩展层107、量子阱有源层108、电子阻挡层109、空穴注入层110、第二半导体层111以及欧姆接触层112;
其中,第一过渡层103为单层AlGaN结构,第一过渡层103的Al组分含量大于或等于电子注入层106的Al组分含量且小于或者等于本征层102的Al组分含量;第二过渡层104为单层AlGaN结构,且第二过渡层104的Al组分含量沿生长方向线性递减;第一半导体层105为整层Si掺杂的AlGaN结构,且第一半导体层105的Si掺杂浓度沿生长方向线性递增;第二半导体层111为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且第二半导体层111的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增。
在本发明实施例中,衬底101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101。
在本发明实施例中,本征层102包括设置于衬底101上的低温缓冲层以及设置于低温缓冲层上的氮化铝层;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;氮化铝层的生长温度的范围在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,第一过渡层103为单层AlGaN结构,第一过渡层103的Al组分含量大于或等于电子注入层106的Al组分含量且小于或者等于本征层102的Al组分含量。
优选地,第一过渡层103的Al组分含量为a,电子注入层106的Al组分含量为b;
其中,a和b之间满足以下关系:(b+100%)*0.6≤a≤(b+100%)*0.8;这样设置是为了使本征层102的Al组分含量缓慢过渡至电子注入层106的Al组分含量,从而缓解AlGaN材料产生的压应力。
优选的,第一过渡层103为整层非故意掺杂,第一过渡层103的厚度为50nm~500nm。
在本发明实施例中,第二过渡层104为单层AlGaN结构,且第二过渡层104的Al组分含量沿生长方向线性递减;这样设置是为了进一步使本征层102的Al组分含量缓慢过渡至电子注入层106的Al组分含量,从而缓解AlGaN材料产生的压应力。
优选地,第二过渡层104与第一过渡层103相接触的界面处的Al组分含量为c,第二过渡层104与第一半导体层105相接触的界面处的Al组分含量为d,电子注入层106的Al组分含量为e;
其中,c、d和e之间满足以下关系:90%≥c>d,且(e+100%)*0.45≤d≤(e+100%)*0.65。
优选的,第二过渡层104为整层非故意掺杂,第二过渡层104的厚度为50nm~1500nm。
在本发明实施例中,第二过渡层104的V/III比沿生长方向线性降低;其中,V/III比是指外延生长过程中通入反应腔内的V族源与Ⅲ族源的摩尔比,在低V/III比的条件下,虽然生长的外延层的外延晶格质量较差,但是却可以得到平整的外延晶格表面。
优选的,第二过渡层104靠近第一过渡层103的界面的V/III比为1000~8000,第二过渡层104靠近第一半导体层105的界面的V/III比为500~6000。
在本发明实施例中,第一半导体层105为整层Si掺杂的AlGaN结构,且第一半导体层105的Si掺杂浓度沿生长方向线性递增;第一半导体层105用于对AlGaN结构进行过渡Si掺杂,以进一步缓解电子注入层106产生的压应力,从而改善电子注入层106的表面形貌,以减少电子注入层106形成的六角柱状缺陷,进而提高深紫外发光二极管101的ESD性能。
优选的,第一半导体层105的Al组分含量与电子注入层106的Al组分含量相同,第一半导体层105的厚度为50nm~1500nm。
优选地,第一半导体层105与第二过渡层104相接触的界面处的Si掺杂浓度为S1,第一半导体层105与电子注入层106相接触的界面处的Si掺杂浓度为S2,电子注入层106的Si掺杂浓度为S3,其中,S1、S2和S3之间满足以下关系:1E16cm-3≤S1<S2≤1E21cm-3且S3*0.8≤S2≤S3。
在本发明实施例中,电子注入层106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106中铝元素的组分范围在20%至90%之间,电子注入层106厚度范围在500nm至4000nm之间,电子注入层106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107设置于电子注入层106上,电流扩展层107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107的材料为氮化铝镓,电流扩展层107中铝元素组分占电流扩展层107的百分数范围在20%至90%之间,电流扩展层107的厚度范围在10nm至300nm之间。其中,电流扩展层107的设置可以增强深紫外发光二极管101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101的光提取效率。
在本发明实施例中,量子阱有源层108设置于电流扩展层107上,量子阱有源层108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108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108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,其中,0<x1<80%,且x1+y1=1;势垒层的材料为Alx2Gay2N,其中,20%<x2<100%,且x2+y2=1。
进一步地,势阱层的厚度范围为0.1nm~5nm,势垒层的厚度范围为5nm~30nm。
进一步地,量子阱有源层108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109设置于量子阱有源层108上,电子阻挡层109的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间;其中,电子阻挡层109为单层Mg掺杂的AlGaN结构,其使用二茂镁作为掺杂剂。
在本发明实施例中,空穴注入层110设置于电子阻挡层109上,空穴注入层110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110的材料为P型掺杂的AlGaN材料,空穴注入层110中铝组分含量的百分数范围在0至100%之间,空穴注入层110的厚度范围在1nm至50nm之间,空穴注入层110采用二茂镁作为掺杂剂,其中,空穴注入层110为整层Mg掺杂,其掺杂浓度为1E17cm-3~1E19cm-3。
在本发明实施例中,第二半导体层111为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且第二半导体层111的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增;第二半导体层111可以改善空穴注入层110的表面形貌,从而减少空穴注入层110形成的六角柱状缺陷,进一步提高深紫外发光二极管101的ESD性能。
优选的,第二半导体层111的Al组分含量为30%~70%,第二半导体层111的厚度为1nm~50nm。
优选的,第二半导体层111与空穴注入层110相接触的界面处的Mg掺杂浓度为M1,第二半导体层111与欧姆接触层112相接触的界面处的Mg掺杂浓度为M2,欧姆接触层112的Mg掺杂浓度为M3,其中,M1、M2和M3之间满足以下关系:1E18cm-3≤M1<M2≤1E21cm-3且M3*0.5≤M2≤M3*0.9。
优选的,第二半导体层111靠近空穴注入层110的界面的V/III比为2000~10000,第二半导体层111靠近欧姆接触层112的界面的V/III比为1000~5000。
在本发明实施例中,欧姆接触层112设置于空穴注入层110上,欧姆接触层112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112的材料为P型掺杂的GaN材料,欧姆接触层112中铝组分含量的百分数范围在0至100%之间,欧姆接触层112的厚度范围在1nm至20nm之间,欧姆接触层112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101还包括N型电极113和P型电极114;
其中,电流扩展层107与电子注入层106之间形成台阶状结构,且电流扩展层107的面积小于电子注入层106的面积,P型电极114设置于欧姆接触层112上,N型电极113设置于电子注入层106的台阶结构处。
相应地,本发明实施例还提供一种可抗ESD的深紫外发光二极管101的制备方法,上述制备方法在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可抗ESD的深紫外发光二极管101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101上外延生长本征层102。
具体地,S10还包括:
首先,提供一衬底101,衬底101为蓝宝石材料;之后,在400摄氏度~800摄氏度下,在衬底101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102,氮化铝本征层102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102构成本征层102,低温缓冲层以及氮化铝本征层102的材料均为氮化铝。
S20,在本征层102上依次外延生长第一过渡层103、第二过渡层104、第一半导体层105。
具体地,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,在本征层102上外延生长第一过渡层103;之后,保持生长温度不变,在第一过渡层103上外延生长第二过渡层104,整个生长过程中V/III比沿生长方向线性降低;最后,保持生长温度不变,在第二过渡层104上外延生长第一半导体层105,整个生长过程中Si掺杂浓度沿生长方向线性增加。
S30,在第一半导体层105上外延生长电子注入层106。
具体的,S30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,在第一半导体层105上外延生长电子注入层106。其中,电子注入层106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。
S40,在电子注入层106上外延生长电流扩展层107。
具体地,S40还包括:
首先,将生长温度降温到700摄氏度至1100摄氏度之间,在电子注入层106上外延生长电流扩展层107;其中,电流扩展层107的材料为非故意掺杂的氮化铝镓,电流扩展层107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107的厚度范围在10nm至300nm之间。
S50,在电流扩展层107上外延生长量子阱有源层108。
具体地,S50还包括:
首先,将生长温度升高至900摄氏度至1200摄氏度之间,在电流扩展层107上外延生长量子阱有源层108;其中,量子阱有源层108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。
S60,在量子阱有源层108上外延生长电子阻挡层109。
具体的,S60还包括:
将MOCVD反应室的温度范围设置在700摄氏度至1100摄氏度之间,在量子阱有源层108上外延生长电子阻挡层109。
S70,在电子阻挡层109上外延生长空穴注入层110。
具体地,S70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109上外延生长空穴注入层110。其中,空穴注入层110的材料为P型掺杂的氮化铝镓材料,空穴注入层110中铝组分含量范围在0至100%之间,空穴注入层110的厚度范围在1nm至100nm之间,空穴注入层110采用二茂镁作为P型掺杂剂。
S80,在空穴注入层110上外延生长第二半导体层111。
具体地,S80还包括:
保持生长温度不变,在空穴注入层110上外延生长第二半导体层111,整个生长过程中的Mg掺杂浓度沿生长方向线性增加。
S90,在空穴注入层110上外延生长欧姆接触层112。
具体地,S90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110上外延生长欧姆接触层112;其中,欧姆接触层112的材料为P型掺杂的氮化镓材料,欧姆接触层112的厚度范围在1nm至20nm之间,欧姆接触层112采用二茂镁作为p型掺杂剂。
最后,在电流扩展层107的台阶结构处设置N型电极113,N型电极113与电流扩展层107相对且间隔设置;最后,在欧姆接触层112上形成P型电极114。
现结合具体实施例对本申请的技术方案进行描述。
本发明实施例:
本发明实施例提供的可抗ESD的深紫外发光二极管101的膜层结构沿生长方向依次如下所示:
衬底101,材料为蓝宝石材料;
本征层102,材料为氮化铝,其厚度为2000nm;
第一过渡层103,为单层AlGaN结构,其厚度为100nm,Al组分含量为85%;
第二过渡层104,为单层AlGaN结构,其厚度为100nm,Al组分含量沿生长方向从85%线性降低至65%,V/III比沿生长方向从6500降低至3500;
第一半导体层105,为整层Si掺杂的AlGaN结构,其厚度为100nm,Al组分含量为65%,且第一半导体层105的Si掺杂浓度沿生长方向由5E17cm-3线性上升至1.5E19cm-3;
电子注入层106,材料为Si掺杂的氮化铝镓材料,其中,电子注入层106中的Al组分含量为65%,厚度为2500nm;
电流扩展层107,材料为非故意掺杂的氮化铝镓,电流扩展层107中Al组分含量为50%,电流扩展层107的厚度为100nm;
量子阱有源层108,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60%,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109,单层Mg掺杂的AlGaN结构,厚度为10nm;
空穴注入层110,材质为Mg掺杂的氮化铝镓材料,Al组分含量为40%,厚度为20nm,采用二茂镁作为P型掺杂剂;
第二半导体层111,为整层Mg掺杂的AlGaN结构,其厚度为20nm,Al组分含量为50%,且第二半导体层111的Mg掺杂浓度沿生长方向由5E18cm-3线性上升至5E19cm-3,V/III比沿生长方向从8500降低至1500;
欧姆接触层112,材料为P型掺杂的氮化镓材料,欧姆接触层112的厚度为10nm,欧姆接触层112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106上均设置相同材料的N型电极113,并在欧姆接触层112上均设置相同材料的P型电极114,以构成完整的外延芯片结构,具体工艺在此不作赘述。其中,N型电极113以及P型电极1141均为多层复合金属材料。
对比例:
常规工艺制备的深紫外发光二极管101,对比例提供的深紫外发光二极管101的膜层结构与本发明实施例的结构和材料大致相同,不同之处仅在于其不存在第一过渡层103、第二过渡层104、第一半导体层105以及第二半导体层111,对比例的其它膜层结构与本发明实施例的其它膜层结构相同。
请参阅图3-图4,图3为本发明实施例所提供的可抗ESD的深紫外发光二极管101中掺杂区域的AlGaN材料的表面形貌SEM图;图4为对比例所提供的可抗ESD的深紫外发光二极管101中掺杂区域的AlGaN材料的表面形貌SEM图。其中,由图3可知,本发明实施例所提供的可抗ESD的深紫外发光二极管101中掺杂区域的AlGaN材料的表面形貌为波浪状,其难以观察到六角柱缺陷;由图4可知,对比例所提供的可抗ESD的深紫外发光二极管101中掺杂区域的AlGaN材料的表面形貌为六角柱状。
进一步地,将本发明实施例制备的深紫外发光二极管101与对比例制备的深紫外发光二极管101在不同漏电流(uA)下的ESD性能进行对比,其测试结果如下表1所示:
表1本发明实施例与对比例的ESD测试数据
具体地,由上表1可知,在2KV~8KV的漏电压测试条件下,对比例制备的多个深紫外发光二极管101对应的漏电比例为2%~58%,而本发明实施例制备的多个深紫外发光二极管101对应的漏电比例为0~11.6%,这说明本发明实施例制备的深紫外发光二极管101相比对比例制备的深紫外发光二极管101具有更强的ESD防护性能,更进一步提高了深紫外发光二极管101的可靠性。
综上,区别于现有技术的情况,本发明通过在本征层102与电子注入层106之间依次生长第一过渡层103、第二过渡层104以及第一半导体层105,第一过渡层103以及第二过渡层104用于缓解电子注入层106产生的压应力,第一半导体层105用于对AlGaN结构进行过渡Si掺杂,以进一步缓解电子注入层106产生的压应力,从而改善电子注入层106的表面形貌,以降低电子注入层106形成的六角柱状缺陷的密度,进而提高深紫外发光二极管101的ESD性能;同时,本发明还通过在空穴注入层110上形成第二半导体层111,第二半导体层111为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且第二半导体层111的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增,以改善空穴注入层110的表面形貌,从而降低空穴注入层110形成的六角柱状缺陷的密度,进一步提高深紫外发光二极管101的ESD性能,更进一步提高了深紫外发光二极管101的可靠性。
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)
1.一种可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,包括沿生长方向依次层叠设置的衬底、本征层、第一过渡层、第二过渡层、第一半导体层、电子注入层、电流扩展层、量子阱有源层、电子阻挡层、空穴注入层、第二半导体层以及欧姆接触层;
其中,所述第一过渡层为单层AlGaN结构,所述第一过渡层的Al组分含量大于或等于所述电子注入层的Al组分含量且小于或者等于所述本征层的Al组分含量;所述第二过渡层为单层AlGaN结构,且所述第二过渡层的Al组分含量沿生长方向线性递减;所述第一半导体层为整层Si掺杂的AlGaN结构,且所述第一半导体层的Si掺杂浓度沿生长方向线性递增;所述第二半导体层为整层Mg掺杂的AlGaN结构,且所述第二半导体层的Mg掺杂浓度沿生长方向线性递增。
2.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第一过渡层的Al组分含量为a,所述电子注入层的Al组分含量为b;
其中,a和b之间满足以下关系:(b+100%)*0.6≤a≤(b+100%)*0.8。
3.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第一过渡层为整层非故意掺杂,所述第一过渡层的厚度为50nm~500nm。
4.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第二过渡层与所述第一过渡层相接触的界面处的Al组分含量为c,所述第二过渡层与所述第一半导体层相接触的界面处的Al组分含量为d,所述电子注入层的Al组分含量为e;
其中,c、d和e之间满足以下关系:90%≥c>d,且(e+100%)*0.45≤d≤(e+100%)*0.65。
5.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第二过渡层为整层非故意掺杂,所述第二过渡层的厚度为50nm~1500nm。
6.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第一半导体层的Al组分含量与所述电子注入层的Al组分含量相同,所述第一半导体层的厚度为50nm~1500nm。
7.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第一半导体层与所述第二过渡层相接触的界面处的Si掺杂浓度为S1,所述第一半导体层与所述电子注入层相接触的界面处的Si掺杂浓度为S2,所述电子注入层的Si掺杂浓度为S3,其中,S1、S2和S3之间满足以下关系:1E16cm-3≤S1<S2≤1E21cm-3且S2的范围为S3*0.8≤S2≤S3。
8.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第二半导体层的Al组分含量为30%~70%,所述第二半导体层的厚度为1nm~50nm。
9.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第二半导体层与所述空穴注入层相接触的界面处的Mg掺杂浓度为M1,所述第二半导体层与所述欧姆接触层相接触的界面处的Mg掺杂浓度为M2,所述欧姆接触层的Mg掺杂浓度为M3,其中,M1、M2和M3之间满足以下关系:1E18cm-3≤M1<M2≤1E21cm-3且M3*0.5≤M2≤M3*0.9。
10.根据权利要求1所述的可抗ESD的深紫外发光二极管,其特征在于,所述第二过渡层的V/III比沿生长方向线性降低,所述第二半导体层的V/III比沿生长方向线性降低。
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