CN208352325U - 一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构。传统InGaN材料蓝光LED的激光剥离是采用波长248nm准分子激光穿过蓝宝石衬底,分解GaN材料,但对UVC LED而言,因为底层材料AlN禁带宽度为6.2eV,无法吸收波长248nm的准分子激光。本实用新型公开了一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，包括在蓝宝石衬底上依次生长的缓冲层、不掺杂层、N型极性层、有源层、P型电子阻挡层、P型极性层；其中：在所述不掺杂层与N型极性层之间生长有激光剥离层。本实用新型的优点在于：采用生长激光剥离层的方式，来实现可使用现行的248nm准分子激光器进行蓝宝石衬底与深紫外外延结构的剥离，且剥离完可直接在外延结构的剥离表面制作N型电极,方便后续芯片制程。

Description

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构。

背景技术

经过多年的研究和发展，280nm以下的深紫外LED外量子效率已超过3％，然而，与商业化的InGaN材料蓝光LED的外量子效率50%相比仍然很低。其主要原因是难以制备晶体质量优良的AlGaN底层，深紫外光在外延层内的全反射问题以及pGaN对深紫外光的吸收，导致目前深紫外LED光提取效率只有约5％左右。目前大部分研究机构和商业生产的AlGaN基深紫外芯片采用倒装结构来改善出光问题，然而电流拥堵现象仍然存在。而采用垂直结构的芯片，在技术上具有出光面积大、功率高，电流扩散面积较大且均匀，金属电极散热性能比蓝宝石衬底好等技术优势，可以在很大程度上解决目前深紫外LED光提取效率低，电流扩散差和散热性差的问题。但是蓝宝石衬底与AlN外延层的剥离是制作垂直结构芯片的难题。

传统InGaN材料蓝光LED的激光剥离是采用波长248nm准分子激光穿过蓝宝石衬底,分解GaN材料,但对UVC LED而言,因为底层材料AlN禁带宽度为6.2eV,无法吸收波长248nm的准分子激光,以至于使用激光剥离技术实现UVC垂直结构LED具有很大的挑战。为了实现UVC LED外延结构和其蓝宝石衬底的激光剥离，UVC LED外延结构需要改变和创新。

实用新型内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，解决了现有技术中深紫外发光二极管外延结构和其蓝宝石衬底难以剥离的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，包括在蓝宝石衬底上依次生长的缓冲层、不掺杂层、N型极性层、有源层、P型电子阻挡层、P型极性层；其中：在所述不掺杂层与N型极性层之间生长有激光剥离层，且所述激光剥离层（4）的带隙宽度小于缓冲层（2）和不掺杂层（3）的带隙宽度。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述激光剥离层的带隙宽度小于5电子伏特。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述激光剥离层的厚度为30nm。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述P型极性层表面依次蒸镀有欧姆接触层、反光层和键合层。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述P型极性层键合到导电导热衬底上。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述缓冲层、不掺杂层均由Al_xGa_1-xN构成，其中，0.7≦x≦1。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：N型极性层、有源层、P型电子阻挡层、P型极性层均由Al_xGa_1-xN构成，其中，0.4≦x≦1。

一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述激光剥离层由Al_xGa_1-xN构成，其中，0≦x≦0.4。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种具有低温成长空穴注入层的发光二极管外延结构，具备以下有益效果：采用生长激光剥离层的方式，来实现可使用现行的248nm准分子激光器进行蓝宝石衬底与深紫外外延结构的剥离，且剥离完可直接在外延结构的剥离表面制作N型电极,方便后续芯片制程。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图。

附图标记：蓝宝石衬底1、缓冲层2、不掺杂层3、激光剥离层4、 N型极性层5、有源层6、P型电子阻挡层7、P型极性层8、欧姆接触层、反光层和键合层9、导电导热衬底10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1、请参阅图1，一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，包括在蓝宝石衬底1上依次生长的缓冲层2、不掺杂层3、N型极性层5、有源层6、P型电子阻挡层7、P型极性层8；其中：在所述不掺杂层3与N型极性层5之间生长有激光剥离层4，且所述激光剥离层（4）的带隙宽度小于缓冲层（2）和不掺杂层（3）的带隙宽度。

实施例2、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述激光剥离层4的带隙宽度小于5电子伏特。其余同实施例1。

实施例3、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述激光剥离层4的厚度为30nm。其余同实施例1。

实施例4、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述P型极性层8表面依次蒸镀有欧姆接触层、反光层和键合层9。其余同实施例1。

实施例5、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述P型极性层8键合到导电导热衬底10上。其余同实施例1。

实施例6、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述缓冲层2、不掺杂层3均由Al_xGa_1-xN构成，其中，0.7≦x≦1。其余同实施例1。

实施例7、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述N型极性层5、有源层6、P型电子阻挡层7、P型极性层8均由Al_xGa_1-xN构成，其中，0.4≦x≦1。其余同实施例1。

实施例8、一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其中：所述激光剥离层4由Al_xGa_1-xN构成，其中，0≦x≦0.4。其余同实施例1。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，包括在蓝宝石衬底（1）上依次生长的缓冲层（2）、不掺杂层（3）、N型极性层（5）、有源层（6）、P型电子阻挡层（7）、P型极性层（8）；其特征在于：在所述不掺杂层（3）与N型极性层（5）之间生长有激光剥离层（4），且所述激光剥离层（4）的带隙宽度小于缓冲层（2）和不掺杂层（3）的带隙宽度。

2.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述激光剥离层（4）的带隙宽度小于5电子伏特。

3.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述激光剥离层（4）的厚度为30nm。

4.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述P型极性层（8）表面依次蒸镀有欧姆接触层、反光层和键合层（9）。

5.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述P型极性层（8）键合到导电导热衬底（10）上。

6.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述缓冲层（2）、不掺杂层（3）均由Al_xGa_1-xN构成，其中，0.7≦x≦1。

7.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述N型极性层（5）、有源层（6）、P型电子阻挡层（7）、P型极性层（8）均由Al_xGa_1-xN构成，其中，0.4≦x≦1。

8.根据权利要求1所述的一种高效率垂直结构的深紫外发光二极管外延结构，其特征在于：所述激光剥离层（4）由Al_xGa_1-xN构成，其中，0≦x≦0.4。