一种采用MOCVD技术制备深紫外LED的方法

摘要

本发明提供一种采用MOCVD技术制备深紫外LED方法，其特点是：在AlN和n-AlGaN接触层之间插入20至30周期其Al组分随生长周期数增加依次降低的超晶格应力调控层，以降低穿透位错密度和生长无龟裂高晶体质量的AlGaN外延层；采用Si、In共掺杂方法生长具有高电导率的n-AlInGaN接触层；采用非对称单量子阱有源区结构，使AlGaN材料的极化特性随Al含量增加而增强，极化电场对LED量子阱结构能带的调制使阱区能带发生倾斜，而非对称阱可以增加电子和空穴的波函数的交叠，从而提高LED发光效率。

主权项

一种采用MOCVD技术制备深紫外LED的方法，其LED外延结构从下向上的顺序依次为：图形化蓝宝石衬底、低温AlN成核层、高温AlN层、多周期AlGaN/AlN超晶格应力调控层；n‑AlInGaN接触层、n‑AlGaN电流扩展层、非对称单量子阱有源区、p‑AlGaN电子阻挡层、p‑AlGaN限制层以及p‑GaN接触层；所述方法包括以下步骤：步骤一，在MOCVD(金属有机化合物气相外延)反应室中，将Al₂O₃衬底在1080℃‑1100℃、反应室压力100torr、H₂(氢气)气氛下，处理5‑10分钟，然后降低温度，在500℃‑800℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000；生长20‑50纳米厚的低温AlN缓冲层；步骤二，在1000‑1500℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000；生长300微米厚的高温AlN层；步骤三，在1000‑1500℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000；生长Al组分渐变的多周期Al_xGa_1‑xN/AlN(5nm/5nm)超晶格应力调控层；步骤四，在1000‑1200℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000；生长1微米厚的n‑Al_0.55In_0.01Ga_0.44N接触层；步骤五，在1000‑1500℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000；生长100‑200纳米厚的n‑Al_0.5Ga_0.5N电流扩展层；Si掺杂浓度为10¹⁸‑10¹⁹cm^‑3；步骤六，在1000‑1200℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000；生长非对称单量子阱有源区：步骤七，在1000‑1500℃、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000，生长10nm的Al_0.6Ga_0.4N电子阻挡层；步骤八，在1000‑1500℃下、反应室压力75‑100torr、H₂气氛下，V/III摩尔比为300‑1000，生长50nm厚的p‑Al_0.5Ga_0.5N限制层和50nm厚的p‑GaN接触层；Mg掺杂浓度为10¹⁷‑10¹⁸cm^‑3。