本發明屬于紫外led領域，具體的說是通過設計一種新的外延結構提高紫外led芯片的晶體質量，優化電子阻擋層的電子阻擋效果，減少電子泄露，從而改善紫外led器件的效率下降，提高光輸出功率。
背景技術：
紫外發光波段中的uv-a區域，其發光波長通常在320nm-400nm之間。此波段的紫外光在很多方面有應用，如紫要求外固化、錢幣辨偽、人造日光、空氣凈化以及照明等方面。現階段紫外led期間的生產工藝水平存在諸多問題，特別是波長范圍在275nm-320nm的uv-b,波長范圍在100nm-275nm的uv-c，其工藝更高，生產難度更大。因此，uv-a波段的紫外led，特別是波長范圍在360nm-400nm的近紫外波段led對研究來說更具吸引力。此波段的紫外led，其量子阱有源區是基于gan、ingan材料，且n型、p型區基于低于al組分的algan材料，使其生長工藝更接近成熟的藍光led工藝，同時，也具有更高的發光效率和更好的可靠性。
對于ingan基藍光led的研究，已有很多優化led性能的技術方法。因此，通過借鑒類似的方法解決近紫外algan基led中的問題，是一種可行性方案。例如在藍光led中，人們通過引入電子阻擋層來減少有源區電子泄露。而在紫外led中，要想達到理想的電子阻擋效果，對電子阻擋層中algan材料中al組分的要求較高，易導致生長過程中的p型摻雜較為困難，影響外延層晶體質量。本發明中，我們通過不提高ebl中al組分的前提下，通過插入一層未摻雜的algan來提高ebl的電子阻擋效果，進而提高led的發光效率。
技術實現要素：
本發明的目的在于提出一種提高紫外led光輸出功率的外延結構，目的在于提高紫外led芯片的晶體質量，優化電子阻擋層的電子阻擋效果，減少電子泄露，從而改善紫外led器件的效率下降問題，提高光輸出功率。
本發明所采用的技術方案：一種提高紫外led光輸出功率的外延結構，所述外延結構自下而上包括依次設置的襯底，gan緩沖層，未摻雜的gan層，摻雜n型gan層，algan/gan多量子阱結構，插入層，電子阻擋層ebl，p型gan層。
進一步的，所述襯底采用藍寶石襯底。
進一步的，所述gan緩沖層厚度為20-25nm，生長溫度為530-550℃，并在1050℃恒溫6分鐘使gan緩沖層重結晶。
進一步的，所述未摻雜的gan層厚度為2.0-2.5μm，生長溫度為1050℃。
進一步的，所述摻雜n型gan層的厚度為2.5-3.0μm，其中si摻雜濃度為5x1018cm-3，生長溫度為1050℃。
進一步的，所述多量子阱algan/gan結構由多量子阱algan層和多量子阱gan層按6個周期的交替生長而成，其中每層多量子阱algan組分比例為al0.15ga0.85n，厚度為8-10nm；每層多量子阱gan為2-3nm厚，生長溫度為1020℃。
進一步的，所述插入層為未摻雜al0.25ga0.75n，厚度為4-5nm，生長溫度為990℃。
進一步的，所述電子阻擋層ebl為p型al0.2ga0.8n層，厚度為20-25nm，其中mg摻雜濃度為5x1017cm-3。
進一步的，所述p型gan層的厚度為80-100nm，生長溫度為990℃，并在700℃下退火20-25分鐘。
制造一種提高紫外led光輸出功率的外延結構的方法，其特征在于:所采用制備儀器為mocvd，所采用的的ga源為三甲基鎵tmga，al源為三甲基鋁tmal，氮源為氨氣nh3，載氣為h2，n型和p型摻雜源分別為硅烷sih4和二茂鎂cp2mg。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
由于提高電子阻擋層材料的al組分，易導致p型摻雜層生長難度加大，呈現較差的晶體質量。在本發明中，通過插入未摻雜的al0.25ga0.75n，且厚度較薄為5nm，能在實現較好的電子阻擋效果的狀態下，生長出質量較好的晶體。
本發明中由于引入一層al0.25ga0.75n插入層，能有效抑制ebl能帶向下傾斜，抬高能帶，因而能增加電子阻擋層ebl的勢壘寬度，增強該結構的電子阻擋效果。
本發明中，此設計的優化結構，由于存在al0.25ga0.75n插入層，其al組分高于ebl電子阻擋層，能有效提高ebl電子阻擋層的勢壘高度，減少電子泄露，呈現較優越的發光性能。
本發明由于插入層al0.25ga0.75n使得電子阻擋層ebl的電子阻擋效率提高，有效的減少了電子泄露，使得更多的載流子在有源區中發生輻射復合，呈現較高的輻射復合率。
附圖說明
圖1為本發明一種提高紫外led光輸出功率的外延結構的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。
藍光led的成熟應用，可通過借鑒類似的方法解決近紫外algan基led中的問題。例如在藍光led中，人們通過引入電子阻擋層來減少有源區電子泄露。而在紫外led中，要想達到理想的電子阻擋效果，對電子阻擋層中algan材料中al組分的要求較高，易導致生長過程中的p型摻雜較為困難，影響外延層晶體質量。本發明中，我們通過在不提高ebl中al組分的前提下，通過插入一層未摻雜的algan來提高ebl的電子阻擋效果，進而提高led的發光效率。
如圖1所示，本發明提供一種提高紫外led光輸出功率的外延結構，所述外延結構自下而上包括依次設置的襯底1，gan緩沖層2，未摻雜的gan層3，摻雜n型gan層4，algan/gan多量子阱結構5，插入層6，電子阻擋層ebl7，p型gan層8。所述襯底1采用藍寶石襯底，所述gan緩沖層2厚度為20-25nm，生長溫度為530-550℃，并在1050℃恒溫6分鐘使gan緩沖層2重結晶；所述未摻雜的gan層3厚度為2.0-2.5μm，生長溫度為1050℃，所述摻雜n型gan層4的厚度為2.5-3.0μm，其中si摻雜濃度為5x1018cm-3，生長溫度為1050℃。
在本發明的具體技術方案中，所述多量子阱algan/gan結構由多量子阱algan層和多量子阱gan層按6個周期的交替生長而成，其中每層多量子阱algan組分比例為al0.15ga0.85n，厚度為8-10nm；每層多量子阱gan為2-3nm厚，生長溫度為1020℃，所述插入層6為未摻雜al0.25ga0.75n，厚度為4-5nm，生長溫度為990℃，所述電子阻擋層ebl7為p型al0.2ga0.8n層，厚度為20-25nm，其中mg摻雜濃度為5x1017cm-3，所述p型gan層8的厚度為80-100nm，mg摻雜濃度為5x1017cm-3，生長溫度為990℃，并在700℃下退火20-25分鐘。
在本發明的具體技術方案中，制造所述的一種提高紫外led光輸出功率的外延結構的方法，所采用制備儀器為mocvd，所采用的的ga源為三甲基鎵tmga，al源為三甲基鋁tmal，氮源為氨氣nh3，載氣為h2，n型和p型摻雜源分別為硅烷sih4和二茂鎂cp2mg。
實施例一
如圖1所示，一種提高紫外led光輸出功率的外延結構，包括從下至上的結構依次為：襯底1，gan緩沖層2，未摻雜的gan層3，摻雜n型gan層4，algan/gan多量子阱結構5，插入層6，電子阻擋層ebl7，p型gan層8。
如圖1所示，襯底1為藍寶石襯底。在藍寶石襯底上生長25nm的gan緩沖層2。接著，在gan緩沖層2上，生長一層2.5μm未摻雜的u-gan層。然后，在2.5μm未摻雜的u-gan層上生長一層n型gan層，其厚度為3μm，其中si摻雜濃度為5x1018cm-3。隨后，在n型gan層上，生長algan/gan多量子阱結構5，具體組分為6個周期交替的al0.15ga0.85n/gan多量子阱結構，其中al0.15ga0.85n每層厚度為10nm，gan每層厚度為3nm。緊接著，algan/gan多量子阱結構5上，先生長一層未摻雜的u-al0.25ga0.75n，厚度為5nm。隨后，在未摻雜u-al0.25ga0.75n層之上，生長一層p型p-al0.2ga0.8n層，厚度為20nm，其中mg摻雜濃度為5x1017cm-3。然后，p型p-al0.2ga0.8n層之上，生長一層p型gan層8，其厚度為100nm，其中mg摻雜濃度為5x1017cm-3。
作為本實施例的優選實施方式，對于上述的led外延片結構，利用mocvd這一生長設備來制備，而其具體生長過程為：
首先，將藍寶石襯底裝入反應室。然后，在1090℃通高純氫氣高溫灼燒沉底。接著，在530℃下通ga源和氨氣生長低溫gan緩沖層2，厚度約為25nm。然后，升溫到1050℃并恒溫6分鐘左右，使得緩沖層重結晶。隨后，在1050℃下通入ga源和氨氣生長未摻雜的gan(u-gan)，厚度約為2.5μm。接下來，在1050℃下通入ga源、氨氣和硅烷生長n型gan層，厚度約為3μm，其中si摻雜濃度為5x1018cm-3。然后，降溫到1020℃并通入al源生長10nm厚的al0.15ga0.85n量子壘。接著，在1020℃溫度下，生長3nm厚的gan量子阱。重復前兩步步驟，共生長6個周期的algan/gan多量子阱結構5，其中前五個摻si，最后一個不摻雜si。緊接著，降溫到990℃，先通入al源，ga源，氨氣，生長5nm厚的未摻雜的u-al0.25ga0.75n。然后，通入al源，ga源，氨氣和mg源，生長p型al0.2ga0.8n層，即電子阻擋層ebl7，厚度約為20nm，其中mg摻雜濃度為5x1017cm-3。然后，在990℃，通入al源ga源，氨氣和mg源，生長p型gan層8，厚度約為100nm，其中mg摻雜濃度為5x1017cm-3。最后，在700℃退火20分鐘，得到高空穴濃度的p型層。
上述生長程序，所采用的的生長設備為mocvd。所采用的的ga源為三甲基鎵tmga，al源為三甲基鋁，氮源為nh3，載氣為h2，n型和p型摻雜源分別為硅烷sih4和二茂鎂cp2mg。
需要說明的是，以上所述并非是對本發明專利技術方案的限定，在不脫離本發明的創造構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發明的保護范圍之內。