本发明涉及光电,尤其涉及一种深紫外发光二极管外延片及其制备方法、深紫外led。
背景技术:
1、紫外线是电磁波频谱中波长为400nm到10nm辐射波长区间的总称,位于可见光区间之外,无法引起人们的视觉反应。uv-a波段的紫外线几乎不被臭氧层所吸收,可以促进人体维生素d的合成,并被广泛应用在紫外固化和防伪检测等领域;uv-b波段的紫外线90%会被臭氧层所吸收,在医疗诊断和生物化学传感等方面有着潜在的应用价值;uv-c波段的紫外线经过地球同温层时完全被臭氧层所吸收,使得该波段紫外福射近似为零,形成紫外福射的日盲区。该波段由于波长短,可应用于杀菌消毒和保密通讯等领域。正是由于紫外线具有如此多重要的应用价值,研制高效稳定的紫外光源一直都是国际上研究开发的热点。
2、通常深紫外p型algan层通过提高mg掺杂的浓度来提高p型gan层空穴浓度,但是随着al含量的增加,导致mg掺杂的电离能增加,高掺杂浓p型algan薄膜材料制备困难,其mg掺杂的电离能高达600mev,这也使得p型电极制备面临巨大的挑战。现有技术中,深紫外p型algan层有以下缺陷:第一,p型algan层的mg掺杂浓度较高,并且深紫外发光二极管所发深紫外光波长较短,致使p型algan层吸光严重;第二,深紫外p型algan的al组分浓度较高导致p型掺杂电离能增加,降低p型algan层空穴浓度。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于,提供一种深紫外发光二极管外延片,其能够提高p型algan层活化mg浓度,降低p型algan层吸光,提高深紫外发光二极管的光电转化效率。
2、本发明所要解决的技术问题还在于,提供一种深紫外发光二极管外延片的制备方法,其工艺简单,能够稳定制得上述性能良好的深紫外发光二极管外延片。
3、为了解决上述技术问题,本发明提供了一种深紫外发光二极管外延片,包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型albn层和p型接触层;
4、所述p型albn层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的mgn层/alxb1-xn层超晶格层和mg掺杂的alxb1-xn层,其中,x取值范围为0.1-0.5。
5、在一种实施方式中,所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层为交替层叠的mgn层和alxb1-xn层,交替层叠周期为3-10。
6、在一种实施方式中,所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层的总厚度为5nm-10nm;
7、所述mg掺杂的alxb1-xn层的厚度为10nm-50nm。
8、在一种实施方式中,所述mg掺杂的alxb1-xn层的mg掺杂浓度为5*1019atoms/cm3-5*1020atoms/cm3。
9、在一种实施方式中,所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层中,所述mgn层与所述alxb1-xn层的厚度比为1:(1-5)。
10、为解决上述问题,本发明还提供了一种深紫外发光二极管外延片的制备方法,包括以下步骤:
11、准备衬底;
12、在所述衬底上依次沉积缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型albn层和p型接触层;
13、所述p型albn层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的mgn层/alxb1-xn层超晶格层和mg掺杂的alxb1-xn层,其中,x取值范围为0.1-0.5。
14、在一种实施方式中,在所述电子阻挡层上沉积所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层包括以下步骤:
15、将反应室温度控制在1000℃-1100℃,压力控制在50torr-300torr,通入n2、h2和nh3作载气,先通入n源和mg源完成mgn层的沉积,在通过b源、n源和al源完成alxb1-xn层沉积,所述mgn层和alxb1-xn层交替沉积3-10个周期。
16、在一种实施方式中,在所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层上沉积所述mg掺杂的alxb1-xn层包括以下步骤:
17、将反应室温度控制在1000℃-1100℃,压力控制在50torr-300torr,通入n2、h2和nh3作载气,通入b源、n源、mg源和al源完成沉积。
18、在一种实施方式中,所述载气中,n2:h2:nh3的气体通入比例为1:(1-15):(1-10)。
19、相应地,本发明还提供一种深紫外led,所述深紫外led包括上文所述的深紫外发光二极管外延片。
20、实施本发明,具有如下有益效果:
21、本发明的p型albn层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的mgn层/alxb1-xn层超晶格层和mg掺杂的alxb1-xn层。深紫外发光二极管发出的深紫外光波长较短,能量较高,所以降低mg掺杂可以有效减少p层吸光,并且al组分浓度升高会提高mg电离能,降低了空穴浓度。mgn层/alxb1-xn层超晶格层形成隧穿结构,mgn层的mg活化率较高,可以有效降低mgn层/alxb1-xn层超晶格层的mg掺杂浓度,同时alxb1-xn层的禁带宽度较宽,不会对深紫外光进行吸收。mg掺杂的alxb1-xn层则可以提供足够空穴,因al组分浓度较低对mg的离化能影响较小,所以活化mg浓度较高。最终实现了提高p型algan层活化mg浓度,降低p型algan层吸光,提高深紫外发光二极管的光电转化效率。
1.一种深紫外发光二极管外延片,其特征在于,包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型albn层和p型接触层;
2.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片,其特征在于,所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层为交替层叠的mgn层和alxb1-xn层,交替层叠周期为3-10。
3.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片,其特征在于,所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层的总厚度为5nm-10nm;
4.如权利要求1所述的深紫外发光二极管外延片,其特征在于,所述mg掺杂的alxb1-xn层的mg掺杂浓度为5*1019atoms/cm3-5*1020atoms/cm3。
5.如权利要求2所述的深紫外发光二极管外延片,其特征在于,所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层中,所述mgn层与所述alxb1-xn层的厚度比为1:(1-5)。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.如权利要求6所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,在所述电子阻挡层上沉积所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层包括以下步骤:
8.如权利要求6所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,在所述mgn层/alxb1-xn层超晶格层上沉积所述mg掺杂的alxb1-xn层包括以下步骤:
9.如权利要求7或8所述的深紫外发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,所述载气中,n2:h2:nh3的气体通入比例为1:(1-15):(1-10)。
10.一种深紫外led,其特征在于,所述深紫外led包括如权利要求1-5中任一项所述的深紫外发光二极管外延片。