一种深紫外发光二极管的制作方法

1.本发明涉及半导体光电领域，尤其涉及一种深紫外发光二极管。


背景技术：

2.深紫外发光二极管中，algan是一种直接带隙宽禁带半导体材料，其禁带宽度可通过改变al元素的掺入量(从禁带宽度为3.4ev的gan到禁带宽度为6.2ev的aln连续可调)，以实现365nm到200nm光谱范围内的发光，且具有物理化学性质稳定、耐高温、抗辐照等优异性能，是当前制备半导体深紫外光源器件的最佳候选材料。而且，algan基的深紫外发光二极管相比于传统汞灯具有体积小、功耗低、环保安全和集成度高等诸多优势，将有望在未来几年取得突破性进展以及巨大应用，近年来受到越来越多的关注和重视。
3.目前基于algan材料的深紫外发光二极管中，量子阱有源层中的势垒层的材质为均匀si掺杂的algan材料，其主要用于提供载流电子，以供电子空穴对在势阱层中复合发光。然而，si作为掺杂杂质，如果扩散到势阱层中，会形成晶格缺陷以俘获电子空穴对，引发非辐射复合，从而引起深紫外发光二极管的发光效率下降。
4.因此，亟需一种深紫外发光二极管以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种深紫外发光二极管，用于改善现有技术的深紫外发光二极管的发光效率较低的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、载流子分布改善层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层；
7.其中，载流子分布改善层的材质为硅掺杂的algan材料，载流子分布改善层中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层中势垒层的硅掺杂浓度。
8.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，量子阱有源层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；
9.其中，势阱层以及势垒层的材质均为algan材料。
10.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，载流子分布改善层中的硅掺杂浓度由载流子分布改善层中靠近电流扩展层的一侧表面向载流子分布改善层中靠近量子阱有源层的一侧表面保持不变。
11.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，载流子分布改善层中的硅掺杂浓度为a，势垒层的硅掺杂浓度为b；
12.其中，a与b之间的关系满足1e20 cm-3
≥a≥1.5*b≥1e17 cm-3
。
13.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，载流子分布改善层中的硅掺杂浓度由载流子分布改善层中靠近电流扩展层的一侧表面向载流子分布改善层中靠近量子阱有源层的一侧表面线性递减。
14.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，载流子分布改善层中靠近电流扩展层的一侧表面的硅掺杂浓度为u，载流子分布改善层中靠近量子阱有源层的一侧表面的硅掺杂浓度为t，势垒层的材质包括硅掺杂的algan材料，势垒层的硅掺杂浓度为s；
15.其中，u、t以及s之间的关系满足1e20 cm-3
≥u≥1.2*t≥s≥1e17 cm-3
。
16.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，载流子分布改善层中的铝组分含量大于或者等于势垒层中的铝组分含量；载流子分布改善层的厚度范围为0.1nm～200nm。
17.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，势垒层包括交替设置的至少一个第一子层以及至少一个第二子层，至少一个第一子层靠近势阱层设置且与势阱层相接触；
18.其中，第一子层的材质为非掺杂的algan材料；第二子层的材质为硅掺杂的algan材料，第二子层的硅掺杂浓度范围为1e17 cm-3
～1e20 cm-3
。
19.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，与载流子分布改善层相接触的势垒层仅包括一层第一子层，设置于相邻两层势阱层之间的势垒层包括两层第一子层。
20.在本发明实施例所提供的深紫外发光二极管中，第一子层的厚度范围为0.1nm～4nm，第一子层的厚度小于或者等于0.5倍的第二子层的厚度。
21.本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、载流子分布改善层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层，其中，载流子分布改善层的材质为硅掺杂的algan材料，载流子分布改善层中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层中势垒层的硅掺杂浓度；本发明通过在电流扩展层与量子阱有源层之间设置硅掺杂的algan材料的载流子分布改善层，且载流子分布改善层中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层中势垒层的硅掺杂浓度，以使载流子分布改善层向量子阱有源层提供载流电子，从而可以在势垒层中采用较少硅掺杂浓度的algan材料，进而可以避免势垒层中的杂质硅扩散至势阱层中，进一步避免因形成晶格缺陷而引发非辐射复合，更进一步地有效提高了深紫外发光二极管的发光效率。
附图说明
22.图1是本发明实施例所提供的深紫外发光二极管的截面结构示意图；
23.图2为本发明实施例所提供的深紫外发光二极管的外延生长方法工艺流程图；
24.图3为不同结构的深紫外发光二极管的光输出功率随电流的变化曲线图。
具体实施方式
25.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。
26.请参阅图1至图3，本发明提供了一种深紫外发光二极管100，包括由下至上层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、电流扩展层14、载流子分布改善层15、量子阱有源层16、电子阻挡层17以及空穴注入层18；
27.其中，载流子分布改善层15的材质为硅掺杂的algan材料，载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层16中势垒层161的硅掺杂浓度。
28.本发明通过在电流扩展层14与量子阱有源层16之间设置硅掺杂的algan材料的载流子分布改善层15，且载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层16中势垒层161的硅掺杂浓度，以使载流子分布改善层15向量子阱有源层16提供载流电子，从而可以在势垒层161中采用较少硅掺杂浓度的algan材料，进而可以避免势垒层161中的杂质硅扩散至势阱层162中，进一步避免因形成晶格缺陷而引发非辐射复合，更进一步地有效提高了深紫外发光二极管100的发光效率。
29.现结合具体实施例对本技术的技术方案进行描述。
30.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；其中，深紫外发光二极管100包括由下至上层叠设置的衬底11、本征层12、电子注入层13、电流扩展层14、载流子分布改善层15、量子阱有源层16、电子阻挡层17以及空穴注入层18；
31.其中，载流子分布改善层15的材质为硅掺杂的algan材料，载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层16中势垒层161的硅掺杂浓度。
32.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。
33.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。
34.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厚度范围在500nm至4000nm之间，电子注入层13的生长温度的范围在800摄氏度至1200摄氏度之间。
35.在本发明实施例中，电流扩展层14设置于电子注入层13上，电流扩展层14的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间；
36.具体地，电流扩展层14的材料为氮化铝镓，电流扩展层14中铝元素组分占电流扩展层14的百分数范围在20％至90％之间，电流扩展层14的厚度范围在10nm至300nm之间。其中，电流扩展层14的设置可以增强深紫外发光二极管100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100的光提取效率。
37.在本发明实施例中，载流子分布改善层15设置于电流扩展层14上，载流子分布改善层15的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间；
38.具体地，载流子分布改善层15的材质为硅掺杂的algan材料，载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层16中势垒层161的硅掺杂浓度。
39.在本发明实施例中，量子阱有源层16设置于载流子分布改善层15上，量子阱有源层16的生长温度范围在700摄氏度至1100摄氏度之间。
40.具体地，量子阱有源层16包括交替设置的至少一个势阱层162和至少两个势垒层161，每个势阱层162插入在两个相邻的势垒层161之间；其中，势阱层162以及势垒层161的材质均为algan材料，势垒层161和势阱层162的不同之处仅在于铝组分的含量不同；
41.进一步地，每一层势阱层162的铝组分总含量比每一层势垒层161的铝组分总含量
低，这样是为了确保量子阱有源层16中的载流子被限制在势阱层162内。
42.在本发明的第一种实施例中，载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度由载流子分布改善层15中靠近电流扩展层14的一侧表面向载流子分布改善层15中靠近量子阱有源层16的一侧表面保持不变。
43.具体地，设定载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度为a，势垒层161的硅掺杂浓度为b；其中，a与b之间的关系满足1e20 cm-3
≥a≥1.5*b≥1e17cm-3
。
44.进一步地，当a＞1e20 cm-3
时，会导致载流子分布改善层15中的电子迁移率随着硅掺杂浓度的增加而显著下降；当1.5*b＜1e17cm-3
时，会导致势垒层161的载流子浓度偏低而导致深紫外led的发光效率降低；当a＜1.5*b时，使得势垒层161的硅掺杂浓度仍然偏高，导致势垒层161中的杂质硅扩散至势阱层162中，进而引发非辐射复合，从而导致深紫外发光二极管100的发光效率降低。
45.因此，当a与b之间的关系满足1e20 cm-3
≥a≥1.5*b≥1e17 cm-3
时，可以保证势垒层161的杂质硅用以提供电子，以供电子空穴对在势阱层162中复合发光的同时，避免了杂质硅扩散至势阱层162中而导致晶格缺陷，进而导致深紫外发光二极管100的发光效率降低。此时，载流子分布改善层15充当调节势阱层162中载流子浓度的作用，用以向量子阱有源层16中提供载流子，可以避免势垒层161中的硅掺杂浓度过高(整个量子阱有源层16中的载流子浓度是恒定的，载流子浓度过高导致电子迁移率随浓度升高而下降，载流子浓度过低导致在势阱层162中复合发光的电子空穴对过少)。
46.在本发明的第二种实施例中，载流子分布改善层15中的硅掺杂浓度由载流子分布改善层15中靠近电流扩展层14的一侧表面向载流子分布改善层15中靠近量子阱有源层16的一侧表面线性递减。
47.具体地，载流子分布改善层15中靠近电流扩展层14的一侧表面的硅掺杂浓度为u，载流子分布改善层15中靠近量子阱有源层16的一侧表面的硅掺杂浓度为t，势垒层161的材质包括硅掺杂的algan材料，势垒层161的硅掺杂浓度为s；
48.其中，u、t以及s之间的关系满足1e20 cm-3
≥u≥1.2*t≥s≥1e17 cm-3
。
49.在本发明实施例中，载流子分布改善层15中的铝组分含量大于或者等于势垒层161中的铝组分含量；载流子分布改善层15的厚度范围为0.1nm～200nm。
50.具体地，上述设计一方面会给量子阱有源层16施加一定的压应力，从而使得量子阱有源层16发射的横电波(te)光的组分增多，以此增加深紫外led的正面出射光，改善深紫外led芯片的出光角，提高杀菌效率；另一方面，载流子分布改善层15从能带上对载流子进行限制，从而使载流子尽可能多地传输至势阱层162中与空穴复合发光。
51.在本发明实施例中，势垒层161包括交替设置的至少一个第一子层以及至少一个第二子层，至少一个第一子层靠近势阱层162设置且与势阱层162相接触；
52.其中，第一子层的材质为非掺杂的algan材料；第二子层的材质为硅掺杂的algan材料，第二子层的硅掺杂浓度范围为1e17 cm-3
～1e20 cm-3
。
53.具体地，与载流子分布改善层15相接触的势垒层161仅包括一层第一子层，设置于相邻两层势阱层162之间的势垒层161包括两层第一子层。
54.上述设计将势垒层161中靠近势阱层162的部分不掺杂，进一步减弱了杂质si向势阱层162中扩散，从而有效地提高了深紫外发光二极管100的发光效率。
55.进一步地，第一子层的厚度范围为0.1nm～4nm，第一子层的厚度小于或者等于0.5倍的第二子层的厚度。这样设计是为了保证势垒层161存在一定的硅掺杂浓度。
56.在本发明实施例中，电子阻挡层17设置于量子阱有源层16上，电子阻挡层17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17为单层algan结构或者algan/algan组成的超晶格结构，其平均al组分为50％～100％，厚度为0.1nm～200nm。
57.在本发明实施例中，空穴注入层18设置于电子阻挡层17上，空穴注入层18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18的材料为p型掺杂的algan材料，空穴注入层18中铝组分含量的百分数范围在0至100％之间，空穴注入层18的厚度范围在1nm至50nm之间，空穴注入层18采用二茂镁作为掺杂剂。
58.进一步地，本发明的深紫外发光二极管100还包括欧姆接触层19，欧姆接触层19设置于空穴注入层18上，欧姆接触层19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19的材料为p型掺杂的gan材料，欧姆接触层19中铝组分含量的百分数范围在0至100％之间，欧姆接触层19的厚度范围在1nm至20nm之间，空穴注入层18采用二茂镁作为掺杂剂。
59.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110和p型电极111；
60.其中，量子阱有源层16与电流扩展层14之间形成台阶状结构，且电流扩展层14的面积小于电子注入层13的面积，p型电极111设置于欧姆接触层19上，n型电极110设置于电子注入层13的台阶结构处。
61.相应地，本发明实施例还提供一种深紫外发光二极管100的外延生长方法；请参阅图1以及图2，图2为本发明实施例所提供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：
62.s10，在一衬底11上外延生长本征层12。
63.具体地，s10还包括：
64.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12的材料均为氮化铝。
65.s20，在本征层12上外延生长电子注入层13。
66.具体的，s20还包括：
67.首先，将生长温度降低至900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。
68.s30，在电子注入层13上外延生长电流扩展层14。
69.具体地，s30还包括：
70.首先，将生长温度降温到700至1100之间，在电子注入层13上外延生长电流扩展层14；其中，电流扩展层14的材料为非故意掺杂的氮化铝镓，电流扩展层14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14的厚度范围在10nm至300nm之间。
71.s40，在电流扩展层14上外延生长载流子分布改善层15。
72.具体地，s40还包括：
73.首先，将生长温度降温到700至1100之间，在电流扩展层14上外延生长载流子分布改善层15；其中，载流子分布改善层15的材料为硅掺杂的氮化铝镓。
74.s50，在载流子分布改善层15上外延生长量子阱有源层16。
75.具体的，s50还包括：
76.首先，将生长温度维持在700至1100之间，在载流子分布改善层15上外延生长量子阱有源层16；其中，量子阱有源层16包括交替设置的至少一个势阱层162和至少两个势垒层161，每个势阱层162插入在两个相邻的势垒层161之间；其中，势阱层162以及势垒层161的材质均为algan材料，势垒层161和势阱层162的不同之处仅在于铝组分的含量不同。
77.s60，在量子阱有源层16上外延生长电子阻挡层17。
78.具体的，s60还包括：
79.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16上外延生长电子阻挡层17；其中，电子阻挡层17为单层algan结构或者algan/algan组成的超晶格结构。
80.具体地，电子阻挡层17铝组分含量的百分比范围在50％至100％之间，电子阻挡层17厚度范围在0.1nm至200nm之间。
81.s70，在电子阻挡层17上外延生长空穴注入层18。
82.具体地，s70还包括：
83.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17上外延生长空穴注入层18。其中，空穴注入层18的材料为p型掺杂的氮化铝镓材料，空穴注入层18中铝组分的百分数范围在0至100％之间，空穴注入层18的厚度范围在1nm至50nm之间，空穴注入层18采用二茂镁作为p型掺杂剂。
84.之后，将生长温度降温到400至900之间，在空穴注入层18上外延生长欧姆接触层19；其中，欧姆接触层19的材料为p型掺杂的氮化镓材料，欧姆接触层19的厚度范围在1nm至20nm之间，欧姆接触层19采用二茂镁作为p型掺杂剂。
85.之后，在电子注入层13的台阶结构处设置n型电极110，n型电极110与电流扩展层14相对且间隔设置；最后，在欧姆接触层19上形成p型电极111。
86.具体地，通过上述方法制备两种不同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，上述三种深紫外发光二极管100在不同驱动电流(ma)的作用下，分别测试上述三种深紫外发光二极管100对应的光输出功率(mw)，如图3所示。
87.实施例1：
88.本发明实施例1提供的深紫外发光二极管100的膜层结构由下至上依次如下所示：
89.衬底11，材料为蓝宝石材料；
90.本征层12，材料为氮化铝，其厚度为2000nm；
91.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的质量百分数为50％，厚度为2500nm；
92.电流扩展层14，材料为非故意掺杂的氮化铝镓，电流扩展层14中铝元素组分的质量百分数范围在50％，电流扩展层14的厚度为100nm；
93.载流子分布改善层15，材质为均匀si掺杂的氮化铝镓，厚度为20nm，掺杂浓度为2e19 cm-3
；
94.量子阱有源层16中，材质为氮化铝镓，势垒层161中al组分含量为55％，势垒层161的厚度为12nm，第一子层的厚度(不掺杂区域)为2nm，第二子层(掺杂区域)的掺杂浓度为4e17 cm-3
；势阱层162中al组分含量为45％，势阱层162的厚度为2nm；
95.电子阻挡层17，材质为单层algan结构，厚度为50nm，al组分的质量百分数为60％；
96.空穴注入层18，材质为p型掺杂的氮化铝镓材料，空穴注入层18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；
97.欧姆接触层19，材料为p型掺杂的氮化镓材料，欧姆接触层19的厚度为10nm，欧姆接触层19采用二茂镁作为p型掺杂剂。
98.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110，并在欧姆接触层19上均设置相同材料的p型电极111，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110以及p型电极111均为多层复合金属材料。
99.实施例2：
100.本发明实施例2提供的深紫外发光二极管100的膜层结构与本发明实施例1的结构和材料大致相同，不同之处仅在于载流子分布改善层15中硅掺杂浓度分布的不同，具体如下：
101.载流子分布改善层15，材质为由下至上si掺杂浓度线性递减的氮化铝镓，厚度为20nm，掺杂浓度从4e19 cm-3
降低至4e17 cm-3
；
102.对比例：
103.常规工艺制备的深紫外发光二极管100，未设置载流子分布改善层15；其量子阱有源层16中：势垒层161为均匀si掺杂的氮化铝镓，si掺杂浓度为2e19 cm-3
，al组分含量为55％，势垒层161的厚度为12nm；势阱层162为非掺杂的氮化铝镓，al组分含量为45％，势阱层162的厚度为2nm；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。
104.请参阅图3，图3为三种不同结构的深紫外发光二极管100的光输出功率随电流的变化曲线图；其中，在不同驱动电流(ma)的作用下，分别测试上述各种深紫外发光二极管100的光输出功率(mw)随驱动电流的变化曲线图，如图3所示。
105.具体地，将实施例1、实施例2与对比例进行对比可知，当驱动电流大于25ma时，在相同驱动电流下，设置有载流子分布改善层15的深紫外发光二极管100相比未设置载流子分布改善层15的深紫外发光二极管100具有更高的光输出功率。
106.具体地，将实施例1与实施例2进行对比可知，当驱动电流大于50ma时，在相同驱动电流下，均匀硅掺杂浓度的载流子分布改善层15制备的深紫外发光二极管100相比硅掺杂浓度为梯度递减的载流子分布改善层15制备的深紫外发光二极管100具有更高的光输出功率。这主要是由于在实施例2的载流子分布改善层15中，靠近势垒层161一侧的硅掺杂浓度偏低，导致载流子分布改善层15不能提供足够多的载流子至势阱层162中与空穴复合，从而降低了深紫外发光二极管100的光输出功率。
107.综上，区别于现有技术的情况，本发明提出的深紫外发光二极管100一方面提供了一层特殊的载流子分布改善层15，该层位于电流扩展层14之后，在量子阱有源层16的首势垒层161(与载流子分布改善层15相接触的势垒层161)前，用于向量子阱有源层16提供电
子；另一方面，本发明提出将势垒层161中靠近势阱层162的部分不掺杂，进一步减弱杂质si向势阱中的扩散，提高了深紫外发光二极管100的发光效率。
108.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。
109.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。

技术特征：
1.一种深紫外发光二极管，其特征在于，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、载流子分布改善层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层；其中，所述载流子分布改善层的材质为硅掺杂的algan材料，所述载流子分布改善层中的硅掺杂浓度大于所述量子阱有源层中势垒层的硅掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述量子阱有源层包括交替设置的至少一个势阱层和至少两个所述势垒层，每个所述势阱层插入在两个相邻的所述势垒层之间；其中，所述势阱层以及所述势垒层的材质均为algan材料。3.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述载流子分布改善层中的硅掺杂浓度由所述载流子分布改善层中靠近所述电流扩展层的一侧表面向所述载流子分布改善层中靠近所述量子阱有源层的一侧表面保持不变。4.根据权利要求3所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述载流子分布改善层中的硅掺杂浓度为a，所述势垒层的硅掺杂浓度为b；其中，a与b之间的关系满足1e20 cm-3
≥a≥1.5*b≥1e17 cm-3
。5.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述载流子分布改善层中的硅掺杂浓度由所述载流子分布改善层中靠近所述电流扩展层的一侧表面向所述载流子分布改善层中靠近所述量子阱有源层的一侧表面线性递减。6.根据权利要求5所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述载流子分布改善层中靠近所述电流扩展层的一侧表面的硅掺杂浓度为u，所述载流子分布改善层中靠近所述量子阱有源层的一侧表面的硅掺杂浓度为t，所述势垒层的材质包括硅掺杂的algan材料，所述势垒层的硅掺杂浓度为s；其中，u、t以及s之间的关系满足1e20 cm-3
≥u≥1.2*t≥s≥1e17 cm-3
。7.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述载流子分布改善层中的铝组分含量大于或者等于所述势垒层中的铝组分含量；所述载流子分布改善层的厚度范围为0.1nm～200nm。8.根据权利要求7所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述势垒层包括交替设置的至少一个第一子层以及至少一个第二子层，至少一个所述第一子层靠近所述势阱层设置且与所述势阱层相接触；其中，所述第一子层的材质为非掺杂的algan材料；所述第二子层的材质为硅掺杂的algan材料，所述第二子层的硅掺杂浓度范围为1e17 cm-3
～1e20 cm-3
。9.根据权利要求8所述的深紫外发光二极管，其特征在于，与所述载流子分布改善层相接触的所述势垒层仅包括一层所述第一子层，设置于相邻两层所述势阱层之间的所述势垒层包括两层所述第一子层。10.根据权利要求8所述的深紫外发光二极管，其特征在于，所述第一子层的厚度范围为0.1nm～4nm，所述第一子层的厚度小于或者等于0.5倍的所述第二子层的厚度。

技术总结
本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括由下至上层叠设置的衬底、本征层、电子注入层、电流扩展层、载流子分布改善层、量子阱有源层、电子阻挡层以及空穴注入层，其中，载流子分布改善层的材质为硅掺杂的AlGaN材料，载流子分布改善层中的硅掺杂浓度大于量子阱有源层中势垒层的硅掺杂浓度；本发明的载流子分布改善层用向量子阱有源层提供载流电子，从而可以在势垒层中采用较少硅掺杂浓度的AlGaN材料，进而可以避免势垒层中的杂质硅扩散至势阱层中，进一步避免因形成晶格缺陷而引发非辐射复合，更进一步地有效提高了深紫外发光二极管的发光效率。光效率。光效率。


技术研发人员：张骏 陈圣昌 张毅 岳金顺
受保护的技术使用者：湖北优炜芯科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/6