%至40重量%的々1含量和3E18/cm3至5E19/cm3的Mg摻雜濃度。另外,空穴注入層27b可以形成在電子阻擋層27a上。空穴注入層27b可以具有比電子阻擋層27a的Al含量低的Al含量并且具有比從活性層25發(fā)射的光的能量低的帶隙,如圖3中的(a)所示??昭ㄗ⑷雽?7b的摻雜濃度也可以比電子阻擋層27a的摻雜濃度低。在一個示例性實施方案中,空穴注入層27b可以具有20重量%至30重量%的六1含量。在該示例性實施方案中,空穴注入層27b可以具有1E18/cm3 至 5E19/cm3 的Mg 慘雜濃度。
[0039]第一P型接觸層27d可以形成在空穴注入層27b上。第一 P型接觸層27d可以具有低于或等于空穴注入層27b的Al含量的Al含量,并且被生長成厚度為50nm至lOOnm。第一 P型接觸層27d可以具有5E19/cm3至lE20/cm3的Mg摻雜濃度。
[0040]Al-δ層27c可以設(shè)置在空穴注入層27b與第一P型接觸層27d之間Jl-δ層27c摻雜有Mg以具有高于或等于第一 P型接觸層27d的Mg摻雜濃度的Mg摻雜濃度,并且具有比空穴注入層27b高的Al含量。這里,過厚厚度的Al-δ層27c減小了進入活性層25的空穴注入效率,而過薄厚度的Al-δ層27c提供了不足的二維空穴氣體效應(yīng),從而劣化了側(cè)向空穴分散性。在一個示例性實施方案中,ΑΙ-δ層27c可以具有2nm至20nm的厚度。另外,盡管ΑΙ-δ層27c可以是未摻雜的層,但是Al-δ層27c可以另外地摻雜有P型摻雜劑,以改善空穴注入效率,同時降低正向電壓。Al-δ層27c可以具有5E20/cm3或更低的Mg摻雜濃度。
[0041]在UV發(fā)光器件包括Al-δ層27c的結(jié)構(gòu)中,當空穴h從第一P型接觸層27d向空穴注入層27b注入時,空穴被Al-δ層27c 二維地限制以形成二維空穴氣體(2DHG),如圖3中的(a)所示,從而改善側(cè)向空穴分散性。因此,空穴可以通過隧穿有效地注入到活性層中。Al-δ層27c可以摻雜有P型摻雜劑并且具有比空穴注入層27b高的摻雜濃度,從而提高了側(cè)向空穴分散性以及進入活性層25的空穴注入效率,同時減小了正向電壓。
[0042]Al-δ層27c可以由單層構(gòu)成并且具有朝向第一P型接觸層27d逐漸增加的Al含量,如圖3中的(b)所示。為了具有Al-δ層27c的Al含量沿豎直方向變化的結(jié)構(gòu),源氣體的Al含量被故意增大,使得Al-δ層27c的Al含量隨著Al-δ層27c的生長沿豎直方向向上逐漸增大。
[0043]在空穴注入層27b的生長之后生長Al-δ層27c,并且在停止供應(yīng)Al源氣體并執(zhí)行熱處理之后執(zhí)行Al-δ層27c的生長。因此,腔室中剩余的Al源被吸附至Al-δ層27c的表面,并且與之反應(yīng),使得Al-δ層27c可以生長成具有逐漸增加的Al含量。
[0044]同樣地,因為Al含量沿向上方向逐漸增加,由Al-δ層27c與第一P型接觸層27d之間的應(yīng)力引起的2DHG效應(yīng)被保持,同時減少了由Al-δ層27c與空穴注入層27b之間的晶格參數(shù)的差異引起的應(yīng)力,從而可以使通過隧穿已通過Al-δ層27c的空穴更有效地注入到活性層25中。
[0045]圖2是根據(jù)另一示例性實施例的UV發(fā)光器件的剖面圖。在根據(jù)示例性實施例的UV發(fā)光器件的描述中,將參照圖3描述UV發(fā)光器件的帶隙。
[0046]在根據(jù)另一個示例性實施例的UV發(fā)光器件中,Al-δ層27c可以由多個層構(gòu)成。由多個層構(gòu)成的Al-δ層27c可以通過生長具有低Al含量的Al-δ層27c,接著在其上順序生長具有更高的Al含量的Al-δ層27c來形成。由多個層構(gòu)成的Al-δ層27c以這種方式如圖3中的(c)所示那樣順序生長而成,可以通過在兩個Al-δ層27c之間產(chǎn)生的對抗應(yīng)力來進一步加強由Al-δ層27c和第一P型接觸層27d之間的應(yīng)力引起的2DHG效應(yīng),同時進一步減輕由于Al-δ層27c和空穴注入層27b之間的晶格參數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力。
[0047]第一 P型接觸層27d可以包含銦(In),并具有比空穴注入層27b低的Al濃度。因此,第一 P型接觸層27d的帶隙可以比空穴注入層27b低,并可以低于或等于從活性層25發(fā)射的光的能量。另外,第一P型接觸層27d可以具有比空穴注入層27b高的Mg摻雜濃度。在一個示例性實施例中,第一P型接觸層27d的In含量可以為I重量%?20重量%,厚度為0.5nm至20nm,且Mg摻雜濃度為lE19/cm3或更少。
[0048]如圖2所示,P型半導(dǎo)體層還可以包括在第一 P型接觸層27d和Al-δ層27c之間的第二P型接觸層27e。第二 P型接觸層27e可以由AlGaN形成,并可以具有比第一 P型接觸層27d低的摻雜濃度,且第二 P型接觸層27e的Al含量可以被確定成使得第二 P型接觸層27e的帶隙低于從空穴注入層27b和活性層25發(fā)射的光的能量。在一個示例性實施例中,第二P型接觸層27e可以包括P型GaN。由于第一P型接觸層27d和第二P型接觸層27e的帶隙比從活性層25發(fā)射的光的能量低因而會吸收光,因此考慮到與P型電極(未示出)的接觸阻抗和空穴注入效率,第一P型接觸層27d和第二P型接觸層27e優(yōu)選被盡可能薄地形成。例如,第一P型接觸層27d和第二 P型接觸層27e的總厚度可以為Inm至50nmo
[0049]p型電極(未示出)形成在第一 p型接觸層27d的上側(cè)上,以將電流(空穴)注入到氮化物半導(dǎo)體,并且可以是由N1、T1、W或Au形成的單個層或其多個層構(gòu)成。在一個示例性實施例中,p型電極是由厚度為0.lnm-5nm的Ni層和厚度為lnm-20nm的Au層構(gòu)成。
[0050]雖然結(jié)合附圖公開了一些示例性實施例,但是應(yīng)該理解,這些實施例和附圖僅用來說明,而不應(yīng)被解釋為對本實用新型進行限制。本實用新型的范圍應(yīng)該根據(jù)所附權(quán)利要求被解釋為覆蓋來自所附的權(quán)利要求及其等同物的所有修改或變化。
[0051 ][附圖標記列表]
[0052]21:襯底23:n型半導(dǎo)體層
[0053]25:活性層27: P型半導(dǎo)體層
[0054]27a:電子阻擋層 27b:空穴注入層
[0055]27c: Al-δ 層27d:第一 p 型接觸層
[0056]27e:第二 P型接觸層。
【主權(quán)項】
1.一種垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述垂直紫外線發(fā)光器件包括: 襯底; η型半導(dǎo)體層,設(shè)置在所述襯底上; 活性層,設(shè)置在所述η型半導(dǎo)體層上; 空穴注入層,設(shè)置在所述活性層上; Al-δ層,設(shè)置在所述空穴注入層上;以及 第一 P型接觸層,設(shè)置在所述Al-δ層上, 其中,所述Al-δ層使空穴通過遂穿所述Al-δ層進入所述活性層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述Al-δ層具有2nm至20nm的厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述垂直紫外線發(fā)光器件還包括:設(shè)置在所述Al-δ層與所述第一 P型接觸層之間的第二 P型接觸層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述第一P型接觸層的帶隙低于或等于從所述活性層發(fā)射的光的能量。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述第二P型接觸層具有低于或等于從所述活性層發(fā)射的光的能量的帶隙。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述空穴注入層具有低于或等于從所述活性層發(fā)射的光的能量的帶隙。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直紫外線發(fā)光器件,其特征在于,所述Al-δ層具有2nm至20nm的厚度。
【專利摘要】公開了垂直紫外線發(fā)光器件,包括襯底、設(shè)置在襯底上的n型半導(dǎo)體層、設(shè)置在n型半導(dǎo)體層上的活性層、設(shè)置在活性層上并包括Al的空穴注入層、設(shè)置在空穴注入層上并包括Al的Al-δ層以及設(shè)置在Al-δ層上并具有比空穴注入層高的p型摻雜劑濃度的第一p型接觸層,第一p型接觸層具有比空穴注入層低的Al含量,第一p型接觸層的帶隙低于或等于從活性層發(fā)射的光的能量,Al-δ層具有比空穴注入層高的Al含量并使空穴通過遂穿Al-δ層進入活性層。在該器件中,空穴注入層和Al-δ層設(shè)置為p型半導(dǎo)體層以增加Al-δ層與p型半導(dǎo)體層之間的帶隙差,使得空穴可以在限制界面處通過二維氣體效應(yīng)在豎直方向上更加均勻地注入到活性層中。
【IPC分類】H01L33/14, H01L33/02
【公開號】CN205376556
【申請?zhí)枴緾N201520770680
【發(fā)明人】樸起延, 韓釉大
【申請人】首爾偉傲世有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年9月30日
【公告號】WO2016052997A1