铝镓氮（AlGaN）紫外LED晶片

        AlGaN是一种直接宽带隙半导体材料，通过改变Al的组分，可以将带隙宽度从3.39eV连续调节到6.1eV，覆盖210nm到360nm的紫外（UV）波段，是外延UV LED的主要材料。可供蓝宝石基AlGaN UV LED晶片，具体LED晶片结构如下：

1. LED晶片规格

2. P型掺杂AlGaN紫外LED外延片研究进展

        UV LED晶片波长越短，所需的Al成分就越高。随着Al成分的增加，材料的生长、P型掺杂、欧姆接触制作和其他方面的挑战将增加。AlGaN UV LED的效率总是有限的，并且随着Al成分的增加而急剧下降。

        随着外延AlGaN UV LED技术的改进，高Al组成的AlGaN的晶体质量得到了极大的改善，背景电子浓度也越来越低。尽管如此，随着Al成分的增加，N型和P型掺杂外延层的电导率都会急剧下降，但P型AlGaN材料尤为显著。这是因为AlGaN中Mg受体的活化能会随Al含量的增加而增加，只通过增加Mg的掺杂浓度提高空穴浓度是非常难实现的。所以，P型AlGaN的空穴浓度远低于N型AlGaN电子的浓度，以至于电子-空穴进行复合发光时，存在大量多余的电子，且空穴注入效率低，导致注入有源区中的电子泄漏现象。

        为了提高LED单晶片的空穴浓度，研究人员开发了许多掺杂技术，如平面（δ）掺杂、共掺杂、极化诱导掺杂、超晶格掺杂和量子工程非平衡掺杂等。结果表明，Mg的平面掺杂通过引入局域能带调制和减少杂质的散射来提高P型导电率。在共掺杂技术中，加入一定的施主杂质，如Si或C，降低受主的活化能。极化诱导掺杂主要是利用渐变的Al成分在材料中形成极化场，然后诱导受体活化。超晶格掺杂利用价带带阶和极化场让能带剧烈弯曲并形成周期性振荡，这降低了某些分子层中的受主活化能，提高了活化率。这些方法在富Ga的AIGaN材料上确实取得了一定的效果。但是，由于种种因素，这些方法在高Al组分的AlGaN LED晶片生长中取得的进展有限。而量子工程非平衡掺杂方法将GaN量子结构引入AlGaN材料体系，并将掺杂剂掺杂在GaN局域量子结构附近的基体材料中，形成非平衡材料体系，促使系统到达价带顶部，以确保杂质能够有效地向价带顶部释放空穴，降低AlGaN受体的活化能，从而提高UV LED器件的性能。

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