【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及led器件，具體涉及一種金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件及其制備方法。
技術介紹
1、ⅲ-ⅴ族的氮化物半導體材料，如aln、gan、inn等半導體材料，aln的禁帶寬度aln為6.2ev、gan的禁帶寬度為3.42ev、inn的禁帶寬度為0.7ev，且它們可以任意組分組成合金材料，實現禁帶寬度從0.7ev到6.2ev的連續可調，用作發光器件可覆蓋整個可見光譜。甚至覆蓋了紅外、紫外、極紫外領域。因此人們通常利用這些ⅲ-ⅴ族化合物半導體材料制作各種led器件。特別是ingan材料體系在藍光led上取得了巨大的成功，2014年赤崎勇、天野昊和中村修二因為在藍光led方面的巨大貢獻而獲得了諾貝爾物理學獎。
2、當前氮化物led在藍光波長范圍內有著較高的發光效率，而隨著波長的增加，效率急劇降低，例如紅光led發光效率僅有百分之幾，甚至有的不足百分之一。長波長范圍，如此低的發光效率主要是由于應力導致的較差的材料質量。更長的發光波長，需要更高的in組分，例如制備紅光led時，至少需要0.4組分的in原子，但是in原子相對于ga原子具有更大的原子半徑，在in原子具有較大的晶格常數下，越高的in組分會導致越大的應力產生，使得材料質量嚴重下降。因此應力問題成了限制長波長范圍led器件效率低的最關鍵原因，如何解決材料生長的應力問題是提高長波長led器件效率的關鍵思路。
3、目前led器件的制備，主要采用外延工藝，第一步就是確定外延材料。常用襯底材料有藍寶石(al2o3)、碳化硅(sic)、硅(si)
4、在ingan基長波長led器件中，緩沖層、量子壘、量子壘以及電子阻擋層等結構中in組分變化較大，各種結構之間有著嚴重應力問題，導致高in組分發光核心區域材料質量嚴重退化，效率急速降低，甚至in團聚析出等嚴重問題。ingan基長波長led器件中，ingan材料與各種襯底材料存在較大晶格失配，導致外延是引入較大的應力問題。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供了一種金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件及其制備方法。本專利技術要解決的技術問題通過以下技術方案實現：
2、一種金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件，所述led器件包括：
3、金剛石襯底層；
4、ganxsb1-x緩沖層，設置于所述金剛石襯底層上；
5、超晶格層，設置于所述ganxsb1-x緩沖層上，包括n個周期的ganxsb1-x層/ganysb1-y層，n≥2；
6、n型ganysb1-y層，設置于所述超晶格層上，所述n型ganysb1-y層包括第一部分的n型ganysb1-y層和第二部分的n型ganysb1-y層，所述第一部分的n型ganysb1-y層的上表面高于所述第二部分的n型ganysb1-y層的上表面；
7、多量子阱層，設置于所述第一部分的n型ganysb1-y層上，所述多量子阱層包括m個周期的ganzsb1-z量子阱層/ganysb1-y量子壘層，其中，超晶格層中的sb組分低于多量子阱層中的sb組分；
8、電子阻擋層，設置于所述多量子阱層上；
9、p型ganysb1-y層，設置于所述電子阻擋層上；
10、n型電極和p型電極，所述n型電極設置于所述第二部分的n型ganysb1-y層上，所述p型電極設置于所述p型ganysb1-y層上。
11、在本專利技術的一個實施例中，所述ganxsb1-x緩沖層的厚度范圍為1000-3000nm。
12、在本專利技術的一個實施例中，x＝0.85-0.95，y大于0.67，且y大于z。
13、在本專利技術的一個實施例中，每個周期中所述ganxsb1-x層的厚度范圍為2-20nm、所述ganysb1-y層的厚度范圍為2-20nm；n為2-20。
14、在本專利技術的一個實施例中，所述n型ganysb1-y層的厚度范圍為1000-3000nm。
15、在本專利技術的一個實施例中，所述ganzsb1-z量子阱層中sb組分為0.12-0.33；
16、每個周期中所述ganzsb1-z量子阱層的厚度范圍為2-20nm，所述ganysb1-y量子壘層的厚度范圍為5-40nm。
17、在本專利技術的一個實施例中，所述電子阻擋層的材料包括alwga1-wnrsb1-r，所述電子阻擋層的厚度范圍為5-50nm。
18、在本專利技術的一個實施例中，所述p型ganysb1-y層的厚度范圍為10-300nm。
19、一種金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件的制備方法，其特征在于，用于制備上述任一項實施例所述的led器件，所述制備方法包括：
20、步驟1、選取金剛石襯底層，先對所述金剛石襯底層進行清洗，之后對所述金剛石襯底層進行熱處理；
21、步驟2、采用mocvd工藝，使用三甲基鎵、三甲基銻、三甲基鋁和氨氣作為反應源，在所述金剛石襯底層上生長未摻雜的ganxsb1-x緩沖層；
22、步驟3、在所述ganxsb1-x緩沖層上制備超晶格層，所述超晶格層包括n個周期的ganxsb1-x層/ganysb1-y層，n≥2；
23、步驟4、使用硅烷對ganysb1-y材料進行si摻雜，以在所述超晶格層上形成n型ganysb1-y層；
24、步驟5、在所述n型ganysb1-y層上制備多量子阱層，所述多量子阱層包括m個周期的ganzsb1-z量子阱層/ganysb1-y量子壘層，其中，超晶格層中的sb組分低于多量子阱層中的sb組分；
25、步驟6、在所述多量子阱層上生長電子阻擋層；
26、步驟7、使用二茂鎂對ganysb1-y材料進行mg摻雜形成p型ganysb1-y層，之后將反應室溫度維持在800-1000℃，在h2氣氛下，退火5-10min；
27、步驟8、刻蝕一側的所述p型ganysb1-y層、所述電子阻擋層、所述多量子阱層和部分厚度的n型ganysb1-y層，以形成第一部分的n型ganysb1-y層和第二部分的n型ganysb1-y層，所述第一部分的n型ganysb1-y層的上表面高于所述第二部分的n型ganysb1-y層的上表面；
28、步驟9、采用磁控濺射的方法分別在所述第二部分的n型ganysb1-y層和p型ganysb1-y層上沉積n型電極和p型電極，濺射完成之后在h2氣氛下，進行退火處理，完成對led器件的制備。
29、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
30、本專利技術使用gansb材料可以實現高效率的長波長led器件，填補傳統ingan基led在長本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，所述LED器件包括：
2.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，所述GaNxSb1-x緩沖層的厚度范圍為1000-3000nm。
3.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，x＝0.85-0.95，y大于0.67，且y大于z。
4.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，每個周期中所述GaNxSb1-x層的厚度范圍為2-20nm、所述GaNySb1-y層的厚度范圍為2-20nm；n為2-20。
5.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，所述n型GaNySb1-y層的厚度范圍為1000-3000nm。
6.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，所述GaNzSb1-z量子阱層中Sb組分為0.12-0.33；
7.根據權利要求1所述的金剛石襯底上
8.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件，其特征在于，所述p型GaNySb1-y層的厚度范圍為10-300nm。
9.一種金剛石襯底上外延GaNSb基長波長的LED器件的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1至8任一項所述的LED器件，所述制備方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件，其特征在于，所述led器件包括：
2.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件，其特征在于，所述ganxsb1-x緩沖層的厚度范圍為1000-3000nm。
3.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件，其特征在于，x＝0.85-0.95，y大于0.67，且y大于z。
4.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件，其特征在于，每個周期中所述ganxsb1-x層的厚度范圍為2-20nm、所述ganysb1-y層的厚度范圍為2-20nm；n為2-20。
5.根據權利要求1所述的金剛石襯底上外延gansb基長波長的led器件，其特征在于，所述n...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許晟瑞，盧灝，徐爽，王宇軒，黃永，陳興，張進成，郝躍，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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