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      一種制備具有摻雜濃度及Al組分階梯式變化的p型AlGaN/AlInGaN電子阻擋層近紫外LED的方法與流程

      文檔序號:12370510閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種制備具有摻雜濃度及Al組分階梯式變化的p型AlGaN/AlInGaN電子阻擋層近紫外LED的方法,其LED外延結(jié)構(gòu),從下向上的順序依次為:圖形化藍寶石襯底(101)、低溫GaN成核層(102)、高溫非摻雜GaN緩沖層(103)、n型GaN層(104)、InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源區(qū)(105)、p型Aly1Ga1-y1N/AlyInx1Ga1-x1N超晶格電子阻擋層(106)、高溫p型GaN層(107)、p型InGaN接觸層(108);其特征在于:該方法包括以下步驟:

      步驟一,在金屬有機化合物氣相外延反應(yīng)室中將圖形化Al2O3襯底(101),在氫氣氣氛下,1080℃-1100℃下反應(yīng)室壓力100torr,處理5-10分鐘;然后降低溫度,在500-550℃,反應(yīng)室壓力500torr,在氫氣(H2)氣氛下,V/III摩爾比為500-1300;三維生長20-30納米厚的低溫GaN成核層(102);

      步驟二,在1000-1100℃下,反應(yīng)室壓力為200-300torr,在氫氣(H2)氣氛下,V/III摩爾比為1000-1300;生長2-3微米厚的高溫非摻雜GaN緩沖層(103);

      步驟三,在1000-1100℃下,反應(yīng)室壓力為100-200torr,在氫氣(H2)氣氛下,V/III摩爾比為1000-1300;生長2-4微米厚的n型GaN層(104);其Si摻雜濃度為1018-1019cm-3;

      步驟四,在750-850℃下,在氮氣(N2)氣氛下,V/III摩爾比為5000-10000,反應(yīng)室壓力300torr,接著生長5-10周期的InxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱有源區(qū)(105),其中InxGa1-xN阱層的厚度范圍在2-4nm;AlyGa1-yN壘層厚度為8nm-20nm;其中0<x≤0.1;0<y≤0.1;

      步驟五,在850℃-950℃下,在有源區(qū)上,在氮氣氣氛下,V/III摩爾比為5000-10000,反應(yīng)室壓力100-300torr,生長4-6個周期的p型Aly1Ga1-y1N/AlyInx1Ga1-x1N超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層(106);且Al組分隨著超晶格周期數(shù)增加而階梯式減少,其中GaN層厚度為2-5nm,p型Aly1Ga1-y1N的厚度為2-5nm;其Mg摻雜濃度隨著超晶格周期數(shù)的增加而增加,相應(yīng)的空穴濃度為0.5-2×1017cm-3;Al組分y1大于有源區(qū)Al組分y(0.01≤y≤y1≤0.2;0<x1≤x≤0.1);

      步驟六,在950℃-1050℃下,在氫氣氣氛下,V/III摩爾比為2000-5000,反應(yīng)室壓力100torr,生長150nm-250nm的高溫p型GaN層(107);其Mg摻雜濃度為1017-1018cm-3;;

      步驟七,在650℃-750℃下,在氫氣氣氛下,V/III摩爾比為5000-10000, 反應(yīng)室壓力300torr,生長2nm-4nm的p型InGaN接觸層(108);其Mg摻雜濃度為大于1018cm-3。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備具有摻雜濃度及Al組分階梯式變化的p型AlGaN/AlInGaN電子阻擋層近紫外LED的方法,其特征在于:所述電子阻擋層(106)采用p型Aly1Ga1-y1N/AlyInx1Ga1-x1N超晶格結(jié)構(gòu),且Al組分隨著超晶格周期數(shù)增加而階梯式從0.2減少到0.05,其Mg的摻雜濃度隨著超晶格周期數(shù)的增加而階梯式增加,相應(yīng)的空穴濃度從0.5×1017cm-3增加到2×1017cm-3,其中AlGaN壘層的厚度范圍在2-5nm;GaN阱層厚度2nm-5nm。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備具有摻雜濃度及Al組分階梯式變化的p型AlGaN/AlInGaN電子阻擋層近紫外LED的方法,其特征在于:在所述LED外延片結(jié)構(gòu)生長過程中,以三甲基鎵(TMGa)、三乙基鎵,三甲基鋁,三甲基銦和氨氣分別作為Ga、Al、In和N源。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備具有摻雜濃度及Al組分階梯式變化的p型AlGaN/AlInGaN電子阻擋層近紫外LED的方法,其特征在于:在所述LED外延片結(jié)構(gòu)生長過程中,以硅烷(SiH4)和二茂鎂(Cp2Mg)分別作為n型、p型摻雜劑。

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