本实用新型涉及一种具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，属于半导体光电子技术领域。
背景技术：
led作为一种新型的紫外光源，具有能耗低、体积小、集成性好、寿命长、环保无毒等优点，受到广发消费者的认可。特别是深紫外led作为一种新型的深紫外光源，在杀菌、印刷、通讯、探测、紫外固化等领域具有广泛的应用前景，是当前iii-族氮化物半导体最有发展潜力的领域和产业之一。
虽然深紫外led市场潜力和应用前景十分巨大，国内生产规模也在逐步扩大，但是其p型掺杂效率较低，发光效率低，且p型掺杂层电阻率高的问题，严重制约其在大功率电子器件方面的应用。
本申请的发明人发现：p型掺杂层电阻率高的问题，主要是由于p型杂质活化率较低，晶体质量较低，材料内部的氮空位较多，以至于掺杂效率低、导电性能差，整体发光效率较低。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，该具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构可有效降低p型层的电阻率，增大纵向电导，进而提高发光强度并且外延层表面平整。
本实用新型通过以下技术方案得以实现。
本实用新型提供的一种具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，包括衬底、在衬底之上的电子阻挡层、层叠在电子阻挡层上的p型algan层和层叠在p型algan层上的p型gan层，所述p型gan层为多层复合结构，p型gan层由多种p型gan子层交叠生长形成。
所述多种p型gan子层由不同的生长温度形成；接触p型algan层一侧的p型gan子层由最高生长温度形成。
所述多种p型gan子层由不同的掺杂浓度和/或氢气流量形成。
所述p型gan子层有两种，分别为第一p型gan层和第二p型gan层。
所述多种p型gan子层交叠次数为2~20。
所述衬底和电子阻挡层之间由下至上依次层叠有缓冲层、非掺杂层、n型掺杂层、多量子阱结构层。
所述接触p型algan层一侧的p型gan子层的生长厚度为1~20nm。
所述第一p型gan层在生长温度为850~950℃、氢气流量为5000~25000sccm、p型掺杂剂流量为50~300sccm的条件下形成。
所述第二p型gan层在生长温度为750~800℃、氢气流量为3000~20000sccm、p型掺杂剂流量为100~600sccm的条件下形成。
所述缓冲层厚度10~500nm、非掺杂层厚度1~5μm、n型掺杂层厚度1~3μm、多量子阱结构层厚度3~10nm。
本实用新型的有益效果在于：晶体质量高，p型杂质活化率高，整体发光效率高，材料内部的氮空位少，掺杂效率高、导电性能好，且外观质量好。
附图说明
图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；
图2是图1中p型gan层的展开结构示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
本实用新型提供一种具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，包括衬底、在衬底之上的电子阻挡层、层叠在电子阻挡层上的p型algan层和层叠在p型algan层上的p型gan层，p型gan层为多层复合结构，p型gan层由多种p型gan子层交叠生长形成。
由此，多种p型gan子层必然只能是形成过程中的参数不同，因此基于该设置，在p型gan子层形成过程中就能因形成参数不同，而得以实现多种p型gan子层之间表面不平整，从而在生长过程中湮灭位错，减少材料内部的缺陷，提高掺杂效率和导电性能。
具体的，多种p型gan子层由不同的生长温度形成。
多种p型gan子层由不同的掺杂浓度和/或氢气流量形成。
以最小数量实现即可得到所需技术效果，故最优选方案为，p型gan子层有两种，分别为第一p型gan层和第二p型gan层。
由此，基于第一p型gan层和第二p型gan层的生长温度不同，当第一p型gan层和第二p型gan层的氢气流量不同时，两层p型gan层之间的gan分解及氢气腐蚀结果不同，导致生长温度较高的p型gan层表面不平整，另一层p型gan层则在生长过程中湮灭位错，从而减少材料内部的缺陷，使整体p型gan层晶体质量更高；当第一p型gan层和第二p型gan层的掺杂浓度不同时，两层p型gan层的材料内部氮空位得以减少，从而提高掺杂效率和导电性能，既避免了高温下p型层中的受主杂质向有源区的扩散，减少了非辐射复合中心的产生，提升了发光效率，也使氮原子和镓原子倾向于二维生长，得到平整表面。
作为最为有效的提高p型杂质的活化率，从而提高led的发光效率的优选方案，接触p型algan层一侧的p型gan子层由最高生长温度形成。
进一步的，多种p型gan子层交叠次数为2~20。
基于上述原理，在实施时还应注意如下：
衬底和电子阻挡层之间由下至上依次层叠有缓冲层、非掺杂层、n型掺杂层、多量子阱结构层。
接触p型algan层一侧的p型gan子层的生长厚度为1~20nm。
第一p型gan层在生长温度为850~950℃、氢气流量为5000~25000sccm、p型掺杂剂流量为50~300sccm的条件下形成。
第二p型gan层在生长温度为750~800℃、氢气流量为3000~20000sccm、p型掺杂剂流量为100~600sccm的条件下形成。
缓冲层厚度10~500nm、非掺杂层厚度1~5μm、n型掺杂层厚度1~3μm、多量子阱结构层厚度3~10nm。
上述方案的一种实施时采取的制造步骤如下：
①将衬底放置于载盘上，传入设备反应室中，在1000~1200℃下高温处理5~10min。接着，在500~900℃下通入iii族源和v族源生长缓冲层，缓冲层的厚度为10~500nm；
②在700~1300℃条件下，向反应室中通入iii族源和v族源，在缓冲层上生长非掺杂层，厚度为1~5μm；
③在700~1300℃条件下，向反应室中通入iii族源和v族源以及n型掺杂剂生长n型掺杂层，厚度为1~3μm；
④在700~1200℃条件下，向反应室中通入iii族源和v族源，生长量子阱发光层，其中，垒层厚度为10~15nm，量子阱厚度为3~10nm；
⑤在850~1100℃条件下，向反应室中通入iii族源和v族源，生长电子阻挡层，整个电子阻挡层的厚度为20～40nm；
⑥在1000~1200℃条件下，向反应室中通入iii族源和v族源，生长p型algan层，厚度为5~20nm；
⑦在850~950℃条件下生长，向反应室中通入iii族源和v族源以及p型掺杂剂生长第一p型gan层；在750~800℃条件下，生长第二p型gan层，使第一和第二gan层依次交替层叠生长，层叠次数为n；
⑧保持反应室温度为800℃，n2气氛下退火20~30min，然后随炉冷却。
其中，p型掺杂杂质的具体形式，可采用现有常规的材料。可选的，iii族源为tmga、tmal、tem中的一种或多种，v族源为nh3，n型掺杂源和p型掺杂源分别为sih4和cp2mg。
可以使用金属有机化学气相沉积(mocvd)设备、分子束外延设备(mbe)或者氢化物气相外延设备(hvpe)生长除衬底在外的其它各层结构。
实施例1
采用上述方案，基于如下步骤进行制造形成：
①将衬底放置于载盘上，传入设备反应室中，在1100℃下高温处理10min，接着，在850℃下通入50sccmtmal和10000sccmnh3，生长aln缓冲层，缓冲层的厚度为1000nm；
②在1150℃条件下，向反应室中通入80sccmtmal、100sccmtmga和12000sccmnh3，在aln缓冲层上生长非掺杂alaga1-an层，厚度为1μm，其中，a=0.65；
③保持温度不变，向反应室中通入80sccmtmal、100sccmtmga和12000sccmnh3以及n型掺杂剂sih4，在非掺杂alaga1-an层上生长n型掺杂albga1-bn层，厚度为1μm，其中，b=0.6；
④将反应室温度将为1100℃，向反应室中通入40sccmtmal、60sccmtmga和8000sccmnh3，生长多量子阱结构，其中，垒层alcga1-cn厚度为11nm，其中，c=0.5；阱层aldga1-dn厚度为5nm，c=0.43，整个多量子阱结构循环生长6个周期；
⑤将温度升到1150℃，反应室中通入60sccmtmal、150sccmtmga和8000sccmnh3，生长电子阻挡层alega1-en，c＝0.6；整个电子阻挡层的厚度为40nm；
⑥将温度降低至1050℃，向反应室中通入60sccmtmal、200sccmtmga和8000sccmnh3，生长p型alfga1-fn层，f=0.5，厚度为20nm；
⑦将反应室温度降低至900℃，向反应室中通入100sccmtmga、5000sccmnh3、10000sccmh2以及200sccmcp2mg，生长第一p型gan层，厚度为15nm；在780℃条件下，向反应室中通入80sccmtmga、3000sccmnh3、8000sccmh2以及250sccmcp2mg，生长第二p型gan层，厚度为20nm，使第一和第二gan层依次交替层叠生长，层叠次数为n=10，其中，第一p型gan层掺杂浓度为8.0*1018cm-3，第二p型gan层掺杂浓度为3.0*1019cm-3；
⑧保持反应室温度为800℃，n2气氛下退火20～30min，然后随炉冷却。
实施例2
采用上述方案，基于如下步骤进行制造形成：
①将衬底放置于载盘上，传入设备反应室中，在1100℃下高温处理10min，接着，在850℃下通入50sccmtmal和10000sccmnh3，生长aln缓冲层，缓冲层的厚度为1000nm；
②在1150℃条件下，向反应室中通入80sccmtmal、100sccmtmga和12000sccmnh3，在aln缓冲层上生长非掺杂alaga1-an层，厚度为1μm，其中，a=0.65；
③保持温度不变，向反应室中通入80sccmtmal、100sccmtmga和12000sccmnh3以及n型掺杂剂sih4，在非掺杂alaga1-an层上生长n型掺杂albga1-bn层，厚度为1μm，其中，b=0.6；
④将反应室温度将为1100℃，向反应室中通入40sccmtmal、60sccmtmga和8000sccmnh3，生长多量子阱结构，其中，垒层alcga1-cn厚度为11nm，其中，c=0.5；阱层aldga1-dn厚度为5nm，c=0.43，整个多量子阱结构循环生长6个周期；
⑤将温度升到1150℃，反应室中通入60sccmtmal、150sccmtmga和8000sccmnh3，生长电子阻挡层alega1-en，c＝0.6；整个电子阻挡层的厚度为40nm；
⑥将温度降低至1050℃，向反应室中通入60sccmtmal、200sccmtmga和8000sccmnh3，生长p型alfga1-fn层，f=0.5，厚度为20nm；
⑦将反应室温度降低至900℃，向反应室中通入100sccmtmga、5000sccmnh3、10000sccmh2以及200sccmcp2mg，生长第一p型gan层，厚度为10nm；在780℃条件下，向反应室中通入80sccmtmga、3000sccmnh3、8000sccmh2以及250sccmcp2mg，生长第二p型gan层，厚度为15nm，使第一和第二gan层依次交替层叠生长，层叠次数为n=14，其中，第一p型gan层掺杂浓度为7.0*1018cm-3，第二p型gan层掺杂浓度为2.5*1019cm-3；
⑧保持反应室温度为800℃，n2气氛下退火20～30min，然后随炉冷却。
1.一种具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，包括衬底、在衬底之上的电子阻挡层、层叠在电子阻挡层上的p型algan层和层叠在p型algan层上的p型gan层，其特征在于：所述p型gan层为多层复合结构，p型gan层由多种p型gan子层交叠生长形成。
2.如权利要求1所述的具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，其特征在于：所述多种p型gan子层由不同的生长温度形成；接触p型algan层一侧的p型gan子层由最高生长温度形成。
3.如权利要求1所述的具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，其特征在于：所述p型gan子层有两种，分别为第一p型gan层和第二p型gan层。
4.如权利要求1所述的具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，其特征在于：所述多种p型gan子层交叠次数为2~20。
5.如权利要求1所述的具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，其特征在于：所述衬底和电子阻挡层之间由下至上依次层叠有缓冲层、非掺杂层、n型掺杂层、多量子阱结构层。
6.如权利要求2所述的具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，其特征在于：所述接触p型algan层一侧的p型gan子层的生长厚度为1~20nm。
7.如权利要求5所述的具有低电阻率p型层的深紫外led外延结构，其特征在于：所述缓冲层厚度10~500nm、非掺杂层厚度1~5μm、n型掺杂层厚度1~3μm、多量子阱结构层厚度3~10nm。
技术总结