深紫外半导体发光器件、其制作方法及深紫外消杀装置

1.本发明涉及第三代半导体技术领域，尤其涉及一种深紫外半导体发光器件、其制作方法及具有深紫外半导体发光器件的深紫外消杀装置。


背景技术：

2.随着半导体技术的不断发展，深紫外发光二极管（light emitting diode，led）器件在空气和水的净化、消毒、紫外医疗、高密度光学存储系统等领域得到了广泛的应用。
3.然而经过多年的研究，目前深紫外led光源仍然存在一些问题：例如，迄今为止深紫外led都没有取得较大的外量子效率，原因主要是光提取效率低下，其内在原因主要包括p型接触层（即p型电极层）对紫外光的吸收、多层结构中深紫外光的全内反射（total internal reflection，tir）损失。
4.在现有的一些深紫外led芯片中，为了使得p型半导体层获得较好的欧姆接触效果以及更高的空穴浓度，通常使用高功函数的金属镍作为欧姆接触电极，但传统的制作工艺在形成金属电极之后，通常需要使用退火工艺对p型层中的杂质进行激活，在退火工艺中，镍金属容易分散聚集形成分开离散的纳米颗粒或容易膨胀而造成接触性能变差，因此，需要改进深紫外半导体发光器件的p型半导体层的欧姆接触电极，希望在保证p型半导体层获得较高的空穴浓度同时，提高电极的稳定性，并提高欧姆接触电极的反射性能，增大深紫外led的出光效率。
5.因此，亟需一种能够提高深紫外led发光效率的器件结构，以拓展相关的应用领域，尤其是在紫外消杀中的应用。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种深紫外半导体发光器件、其制作方法及深紫外消杀装置。
7.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：第一方面，本发明提供一种深紫外半导体发光器件，其包括：半导体结构，其包括沿指定方向依次设置的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述缓冲层和n型层均具有孔洞结构；p型电极，其包括高功函数材料层和金属电极层，所述高功函数材料层与p型层电性接触，所述金属电极层设置在高功函数材料层上；n型电极，其与n型层电性接触；其中，所述金属电极层包括沿指定方向依次设置在高功函数材料层上的反射金属层和保护金属层。
8.进一步地作为上述技术方案的优选，高功函数材料层的紫外吸收率最好能够在5%以下。从光反射和透过的角度来说，最终形成的深紫外半导体发光器件从p型电极的相对一面发射紫外光，朝向p型电极一侧的紫外光应当被反射，所选择的高功函数材料层，例如氧
化钼层有效保证对紫外光线的反射，而不会吸收紫外光线，反射金属层也能够进一步地反射紫外光，紫外光线经过氧化钼层一部分透过，一部分被反射，只有低于5%的紫外光被吸收，因此，无论替换为其他各种材质的高功函数材料层，其紫外吸收率最好控制在5%以下。
9.进一步地，所述缓冲层和n型层所含孔洞均为沿指定方向闭合的孔洞，当定义在缓冲层的第一截面上孔洞所占的面积与该第一截面的面积的比值为p1，在n型层的第二截面上孔洞所占的面积与该第二截面的面积的比值为p2时，则p1为40-60%，p2为30-50%，所述第一截面与第二截面相互平行，并垂直于指定方向。
10.进一步地，所述半导体结构中设有至少一个开口部，所述开口部自p型层表面延伸至n型层表面或内部，所述n型电极设置于所述开口部内，并且所述n型电极的一端暴露在开口部的外部，另一端与n型层电性接触；进一步地，所述n型电极、p型电极分别与n型层、p型层形成欧姆接触；进一步地，所述深紫外半导体发光器件还包括键合衬底和键合电极，所述键合衬底通过键合电极与所述n型电极以及p型电极键合；进一步地，所述缓冲层远离n型层的表面为出光面，且所述出光面上分布有微纳结构。
11.进一步地，所述高功函数材料层的厚度为1-20nm，所述反射金属层的厚度为70-100nm，所述保护金属层的厚度为20-40nm；进一步地，所述高功函数材料层的材质包括氧化钼，所述反射金属层的材质包括金属铝，所述保护金属层的材质包括金；进一步地，所述缓冲层的厚度为300-700nm；进一步地，所述n型层的厚度为500-900nm；进一步地，所述缓冲层的材质包括aln，所述n型层的材质包括algan；进一步地，所述p型层包括沿指定方向依次设置的p型algan阻挡层、p型algan层和p型gan层，其中p型algan阻挡层的厚度为8-20nm，p型algan层的厚度为20-50nm，p型gan层的厚度为30-80nm；进一步地，所述多量子阱层包括沿指定方向交替设置的al
x
ga
1-x
n量子阱层和alyga
1-y
n量子垒层，其中，0＜x＜y＜1。
12.第二方面，本发明还提供一种深紫外半导体发光器件的制作方法，其包括：在衬底上沿指定方向依次生长具有孔洞结构的缓冲层、具有孔洞结构的n型层、多量子阱层和p型层，以形成半导体结构；制作p型电极，包括在p型层上沿指定方向设置高功函数材料层和金属电极层，并使p型电极与p型层电性接触，其中，所述金属电极层包括沿指定方向依次设置在高功函数材料层上的反射金属层和保护金属层；制作n型电极，并使所述n型电极与n型层电性接触。
13.进一步地，所述制作方法具体包括：于所述衬底上生长缓冲层的底层，之后对所述缓冲层的底层表面进行刻蚀，以在所述缓冲层的底层表面形成凹坑，其后于所述缓冲层的底层上生长所述缓冲层的其余部分，形成具有孔洞结构的缓冲层于所述缓冲层上生长n型层的底层，之后对所述n型层的底层表面进行刻蚀，以在
所述n型层的底层表面形成凹坑，其后在所述n型层的底层上生长n型层的其余部分，从而形成所述n型层；在所述n型层上依次生长多量子阱层和p型层；自所述p型层表面对所述半导体结构进行刻蚀，直至到达n型层表面或进入n型层，以在所述半导体结构中形成至少一个开口部，之后在所述开口部内制作n型电极，并使n型电极的一端暴露在开口部的外部，另一端与n型层电性接触；在所述p型层上设置p型电极；将键合衬底通过键合电极与n型电极和p型电极键合；去除衬底；去除所述缓冲层的一部分，且对余留的缓冲层进行粗化处理，以在所述缓冲层远离n型层的表面上形成微纳结构。
14.进一步地，所述制作方法更具体地包括：在第一生长条件下于所述衬底上生长所述缓冲层的底层，之后以惰性气体等离子体对所述缓冲层的底层表面进行刻蚀，以至少在所述缓冲层的底层表面的位错集中区域形成纳米级凹坑，其后在第二生长条件下于所述缓冲层的底层上生长所述缓冲层的其余部分，形成所述缓冲层；其中，所述第一生长条件包括第一生长压力、第一生长温度和第一
ⅴ
/ⅲ摩尔比，所述第二生长条件包括第二生长压力、第二生长温度和第二
ⅴ
/ⅲ摩尔比，并且所述第二生长压力大于第一生长压力，所述第二
ⅴ
/ⅲ摩尔比大于第一
ⅴ
/ⅲ摩尔比。
15.进一步地，所述第一生长压力为50-100mbar，所述第一生长温度为1000-1100℃，所述第一
ⅴ
/ⅲ摩尔比为900-1100；进一步地，所述缓冲层的底层的厚度与所述缓冲层的厚度的比值小于1/2；进一步地，所述第二生长压力为80-150mbar，所述第二生长温度为1100-1200℃，所述第二
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1200-1500；进一步地，以惰性气体等离子体对所述缓冲层的底层表面进行刻蚀的条件包括：惰性气体流量为80-300sccm、加速电压为400-600kev、轰击时间为10-20s。
16.进一步地，所述制作方法还具体包括：于所述缓冲层上生长所述n型层的底层；在所述n型层的底层上沉积ni金属层，之后在设定退火条件下进行退火处理，以形成ni纳米颗粒，然后以ni纳米颗粒为掩膜对n型层的底层进行刻蚀，以在n型层的底层表面形成凹坑，所述凹坑的直径和深度为10-100nm；之后在所述n型层的底层上生长n型层的其余部分，形成所述n型层；其中，所述n型层的底层的厚度与n型层的厚度的比值小于1/2；所述设定退火条件包括退火温度为500-800℃、退火时间为2-20min；所述ni金属层的厚度为30-50nm。
17.第三方面，本发明还提供了一种深紫外消杀装置，所述深紫外消杀装置包括保护壳和设置于保护壳内的深紫外光源；所述深紫外光源包括上述深紫外半导体发光器件。
18.基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：本发明所提供的深紫外半导体发光器件通过设置具有多层结构的p型电极，其中与p型层接触的高功函数材料层可以提升与p型层的欧姆接触，并且高功函数材料层还具有
较好的紫外光透过性，不会对紫外光产生大量的吸收，反射金属层具有较好的反射性能，与高功函数材料层配合形成多层复合结构，并结合最表面的保护金属层具有的稳定性好、不容易被氧化的特点，整体表现出来很好的深紫外反射性能，并显著降低了p型电极对紫外光的吸收，提高了光提取效率；此外，多层结构还能够减少p型电极的电阻，进一步提高发光效率，最终能够实现非常优异的深紫外led发光效率。
19.在此基础上，在出光侧还设置有与p型电极配合的具有孔洞结构的缓冲层和n型层，这些孔洞结构一方面在制作深紫外半导体发光器件时作为生长基础能够缓解在制备深紫外半导体发光器件的层结构之间的应力，另一方面也能够实现深紫外光的散射，提高光提取效率，与上述p型电极配合实现优异的led发光效率。
20.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
21.图1是本发明一典型实施案例提供的深紫外半导体发光器件的整体结构示意图；图2是本发明一典型实施案例提供的p型电极的结构示意图；图3是本发明一典型实施案例提供的深紫外半导体发光器件的制作过程示意图；图4是本发明一典型实施案例提供的缓冲层结构及制作过程示意图；图5是本发明一典型实施案例提供的n型层结构及制作过程示意图；图6是本发明一典型实施案例提供的金属纳米掩模结构电镜照片；图7是本发明一典型实施案例提供的形成多量子阱层和p型层的制作过程示意图；图8是本发明一典型实施案例提供的形成开口部的制作过程示意图；图9是本发明一典型实施案例提供的形成n型电极的制作过程示意图；图10是本发明一典型实施案例提供的形成p型电极的制作过程示意图；图11是本发明一典型实施案例提供的键合衬底及键合电极结构示意图；图12是本发明一典型实施案例提供的深紫外半导体发光器件的发光光路示意图；图13是本发明一些典型实施和对比案例提供的不同p型电极的反射率测试图；图14是本发明一些典型实施和对比案例提供的具有不同p型电极的器件的紫外发光光谱测试图。
22.10、衬底；20、缓冲层；201、孔洞结构；202、微纳结构；30、n型层；40、多量子阱层；50、p型层；601、p型电极；602、n型电极；6011、高功函数材料层；6012、反射金属层；6013、保护金属层；701、键合衬底；702、键合电极。
具体实施方式
23.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
25.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
26.本发明实施例提供了一种深紫外半导体发光器件、深紫外半导体发光器件的制备方法以及具有该深紫外半导体发光器件的应用，尤其是在紫外杀菌中的应用。提供该深紫外半导体发光器件的目的主要在于提高深紫外led器件的发光效率。
27.关于该深紫外半导体发光器件的结构，作为一种非常具体的示例，参见图1，图1是本发明一典型实施案例提供的深紫外半导体发光器件的整体结构示意图，该深紫外半导体发光器件包括半导体结构、p型电极以及n型电极。
28.半导体结构包括沿指定方向依次设置的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，缓冲层和n型层均具有孔洞结构。p型电极包括高功函数材料层和金属电极层，高功函数材料层与p型层电性接触，金属电极层设置在高功函数材料层上。n型电极与n型层电性接触。其中，金属电极层包括沿指定方向依次设置在高功函数材料层上的反射金属层和保护金属层。
29.在一具体的实施方式中，该深紫外半导体发光器件还包括有键合衬底701以及位于键合衬底701上的键合电极702，键合电极702用于和深紫外半导体发光器件的p型电极601和n型电极602键合，形成电连接。键合衬底701内部具有导电通路以及电源连接焊盘，通过电源连接焊盘以及导电通路，能够实现电源与深紫外半导体发光器件的电连接，给深紫外半导体发光器件提供电能供应。
30.键合衬底701的表面具有多个深紫外半导体发光结构，深紫外半导体发光结构例如是通过倒装的方式键合在键合衬底701的表面，在键合时，n型电极602、p型电极601分别与键合电极702对准键合，形成电连接。
31.进一步地，位于键合衬底701表面的多个深紫外半导体发光器件结构从键合衬底701到出光方向（在多数实施案例中为指定方向的反方向）依次包括有p型电极601、p型层50、多量子阱层40、n型层30以及缓冲层20。
32.如图2所示，p型电极601具有三层层叠结构，从靠近p型层50到远离p型层50的方向上，p型电极601包括高功函数材料层6011、反射金属层6012和保护金属层6013，高功函数材料层6011的材料可以是moo
x
，反射金属层6012的材料可以是al，保护金属层6013的材料可以是au，其中，moo
x
材料的功函数较高（5.7ev左右），较常见的铝金属的功函数（4.28ev）、铜金属的功函数（4.65ev）、钨金属的功函数（4.55ev）及镍金属的功函数（5.15ev）均高，高功函数的金属有利于空穴的传输，可以提升p型层50的欧姆接触程度，并且moo
x
具有较好的紫外光透过性，不会对紫外光吸收；al金属具有较好的紫外光反射性能，最表面的au稳定性好，不容易被氧化，进而这种多层电极结构整体表现出来很好的反射性能，减少了p型电极601层对紫外光的吸收，提高光提取效率。
33.作为一些实施方案中的优选，p型电极601层中的moo
x
层的厚度为1-20nm，al层的厚度为70-100nm，au层的厚度为20-40nm；更加优选的，moo
x
层的厚度为3nm，al层的厚度为80nm，au层的厚度为30nm。
34.而n型电极602无需考虑反射的效果，只要导电性能良好即可，可以选用ag、au或ti等金属或其合金即可。
35.p型层50可以包括依次层叠在多量子阱层40至p型电极601方向上的p型阻挡层、p型algan层和p型gan层。更加具体的，p型阻挡层、p型algan层和p型gan层均为mg掺杂。p型阻挡层可以为p型algan阻挡层，p型algan阻挡层的厚度可以为8-20nm。更加优选的，p型algan阻挡层的厚度例如可以为10nm。若p型algan阻挡层的厚度过薄，会降低对电子的阻挡作用；若p型algan阻挡层的厚度过厚，则会增加p型algan阻挡层对光的吸收，从而导致led的发光效率降低。p型algan层的厚度为20nm-50nm。p型gan层的厚度可以为30-80nm。
36.当然，p型层50为形成led器件所必须的半导体层，具体的材质及结构并不仅限于上述示例的内容，能够实现较为优异的电子传输以及降低对于紫外光的损耗即可，本领域技术人员可以参照现有的技术方案适当调整p型层50的具体材质和/或结构组成。
37.与p型层50接触的多量子阱层40可以包括沿指定方向交替设置的5-10个al
x
ga
1-x
n量子阱层和alyga
1-y
n量子垒层，其中，0＜x＜y＜1。al
x
ga
1-x
n量子阱层的厚度可以为2nm-4nm。alyga
1-y
n量子垒层的厚度可以为5-15nm。例如在优选的实施例中，多量子阱层40包括交替层叠的5个周期的al
x
ga
1-x
n量子阱层和alyga
1-y
n量子垒层，al
x
ga
1-x
n量子阱层的厚度为3nm，alyga
1-y
n量子垒层的厚度为10nm。
38.与多量子阱层40远离键合衬底701的一侧接触的为n型层30，n型层30可以为n型algan层，n型algan层的厚度可以为500nm-900nm，n型algan层中si的掺杂浓度为10
17
cm-3-10
18
cm-3
。si的掺杂浓度过高会降低晶体质量，导致缺陷的增加；si的掺杂浓度过低会降低n型algan层的电导率；通过将si的掺杂浓度控制在10
17
cm-3-10
18
cm-3
，能够使n型algan层具有较好的晶体质量，同时也具有足够的电导率。
39.在优选的实施例中，n型algan层的厚度为700nm，si的掺杂浓度为5
×
10
17
cm-3
。
40.当然类似于p型层50，n型层30的具体材质和结构是形成该器件所必要的，且非受限于上述具体示例的材质。
41.但不同于p型层50，n型层30中包含了本发明的一个关键技术要点：在n型algan层中具有孔洞结构203，孔洞结构203例如可以是使用ni颗粒作为掩膜，采用电感耦合等离子体（inductive coupled plasma emission spectrometer，icp）刻蚀工艺，在n型algan层表面形成凹坑，然后继续生长n型algan层形成沿生长方向闭合的孔洞（或气隙结构），在产生的深紫外光向外发射时，孔洞结构203的随机散射能够降低多层结构中深紫外光的全内反射损失，能够增强tm模式（tm模式是指波的磁矢量与传播方向垂直）的光子逸出，同时对te模式（te模式为光波在传播时，波的电矢量与传播方向垂直，也就是在光传播方向上没有电矢量的光波模式）也有一定程度的增强作用，tm模式具有更强的增强因子，能够显著提升深紫外led器件的光提取效率。在具有孔洞的横截面上，孔洞所占的面积与该层的横截面（垂直于膜层厚度方向的截面）面积的比最好是在30-50%之间，这样能够更好的提高光提取效率的同时不会因为孔洞结构203太多而影响到载流子的传输。
42.与具有孔洞的n型algan层接触的是具有孔洞结构203的缓冲层20，该缓冲层20位
于远离键合衬底701方向上的n型algan层的表面，该缓冲层20中的孔洞结构203一方面可以缓解在制备深紫外半导体发光器件的层结构之间的应力，另一方面也能够实现深紫外光的散射，提高光提取效率。在一横截面上的缓冲层20的孔洞面积与总面积的比最好是低于n型algan层的孔洞面积比，该孔洞结构203例如可以是采用无掩模刻蚀工艺形成，在具有缺陷处刻蚀速率较快而形成的，刻蚀工艺可以采用湿法刻蚀或干法刻蚀。
43.此外，在缓冲层20远离键合衬底701方向的上表面具有粗化的表面，通过粗化，在出光面的表面形成微纳结构，利用微纳结构增加轴向的深紫外出光。
44.如上是关于本发明所提供的深紫外半导体发光器件的结构示例，下面对该深紫外半导体发光器件的制作方法进行详细的示例性介绍。
45.参见图3至图11，该制作方法包括以下步骤：步骤s01：如图4所示，提供衬底10，并在衬底10上形成缓冲层20，缓冲层20具有孔洞结构201。
46.衬底10可以选用成本较低的蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底，也可以为了提高后续上方待形成晶体的质量而选用氮化镓衬底。在具体的部分实施例中，衬底10选用蓝宝石衬底，这是因为蓝宝石衬底为一种常用衬底，技术成熟，成本低，具体的选择可以为图形化蓝宝石衬底或蓝宝石平片衬底。在进行后续沉积步骤之前，可以对蓝宝石衬底进行预处理，例如将蓝宝石衬底置于mocvd反应腔中，对蓝宝石衬底进行烘烤处理10-20分钟，烘烤温度可以为1000℃-1200℃，烘烤时mocvd反应腔内的压力可以为100mbar-200mbar。当然，具体是否进行预处理以及预处理的工艺参数等并非仅限于此示例。
47.缓冲层20的材料为aln，为了便于描述，将材料为aln的缓冲层20记作aln缓冲层20；aln与蓝宝石衬底之间的晶格匹配较好，并且与上方待形成的algan的晶格匹配程度较好，但是即使生长了aln薄膜，生长出来的外延片仍然存在较多的位错缺陷，这样会使发光效率是无法满足需要的，因此，本发明中使用具有孔洞结构201的aln缓冲层20，进一步的缓解应力。
48.aln缓冲层20中分布的孔洞形成了气隙，分布的孔洞能够促进aln材料的横向外延生长，使得aln材料中的位错缺陷合并或者弯曲湮灭，还能够释放异质外延产生的应力，进一步降低aln中的位错密度，进而提高上方继续生长的algan的晶体质量。
49.在非常具体的制备实例中，虽然现有技术中有通过控制v/iii比和生长温度来控制孔洞的形成的一些技术方案，例如使用较高的v/iii比（比如v/iii比高于2000）和较高的温度（比如高于1200℃）来控制aln的生长速率，在生长速率较快时能够形成一些孔洞，但这种方式形成的孔洞的密度及孔洞的分布较难控制。不同于现有技术中的常规生长方式，本发明中特意地采用分步形成的方式形成aln缓冲层20，下面进行详细描述。
50.（a1）先形成一层底层aln层，生长压力为50mbar-100mbar、生长温度为1000℃-1100℃、以氨气和三甲基铝作为反应物，
ⅴ
/ⅲ摩尔比为900-1100，生长时间控制在80-200s，以控制底层aln层的厚度。
51.底层aln层主要是用作生长具有孔洞结构的aln缓冲层20的模板；底层aln层的厚度在50-150nm之间，底层aln层的厚度小于目标aln缓冲层20厚度的一半。
52.（a2）在形成一定厚度的底层aln层之后，比如100nm，停止生长，然后使用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对底层aln层进行刻蚀，控制惰性气体流量为80-300sccm、加速电压
为400-600kev、轰击时间为10-20s。
53.由于底层aln层的表面会具有很多位错结构，如刃型位错和混合型位错，这些位错晶体形成过程中因晶体晶格之间产生了位移形成的缺陷，位错区域晶体排列不稳定，相对于无位错区域会较为脆弱，因此在使用惰性气体等离子体进行轰击时，会在位错集中区域刻蚀形成分散的凹坑，这些凹坑的深度和口径均为纳米级别，通过控制轰击时间等，可以控制凹坑的口径和深度。并且在后续外延生长其余部分时，aln会沿着凹坑的侧壁进行生长，在外延横向生长薄膜发生合并时，穿透位错会发生相应的横向截断，大大降低了穿透位错的密度，并且晶体生长时会在凹坑上方合并，形成孔洞。
54.（a3）在对底层aln层进行刻蚀之后，控制反应腔内的生长压力为80mbar-150mbar、生长温度为1100℃-1200℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1200-1500，继续生长aln缓冲层20，最终形成具有封闭的孔洞的aln缓冲层20。
55.aln缓冲层20的厚度在200-400nm。在生长底层的aln层上方的aln层时，腔室的压力、温度和v/iii比均要高于制备底层aln层的压力、温度和v/iii比，这样可以提高形成速率，便于使凹坑形成封闭的孔洞。
56.步骤s02：如图5所示，在aln缓冲层20上形成具有孔洞结构203的n型层30。
57.n型层30例如为n型algan层，n型algan层的厚度可以为500nm-900nm，n型algan层中si的掺杂浓度为10
17
cm-3-10
18
cm-3
。若si的掺杂浓度过高会降低晶体质量，导致缺陷的增加；若si的掺杂浓度过低会降低n型algan层的电导率；本实施例将si的掺杂浓度控制在10
17
cm-3-10
18
cm-3
，能够使n型algan层具有较好的晶体质量，同时也具有足够的电导率。
58.在优选的实施案例中，n型algan层的厚度为700nm，n型algan层中，si的掺杂浓度为5
×
10
17
cm-3
。
59.在一具体的实施方式中，为了形成具有孔洞的n型层30，可以采用如下方案：（b1）首先，形成底层n型层。
60.底层n型层的厚度小于整体厚度的一半，底层n型层的厚度控制在200-300nm，n型algan层在mocvd等设备中生长，生长温度为1000℃-1100℃、生长压力可以为80mbar-110mbar。
61.进一步地，在生长n型algan层时，可进行硅烷掺杂。
62.（b2）当底层的n型algan层的厚度达到目标厚度之后，在n型algan层表面蒸发一层ni金属。
63.ni金属的厚度例如可以在30-50nm范围内。
64.（b3）对ni金属进行退火处理。
65.退火处理条件包括温度为500-800℃、退火时间为2-20min；在经过退火处理后层状的金属ni变成纳米尺寸的球状颗粒（简称ni纳米颗粒），其表面形貌如图6所示。
66.（b4）以ni纳米颗粒为掩膜对底层的n型algan层进行刻蚀，形成凹坑。
67.刻蚀可以采用干法刻蚀工艺，比如可以采用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对algan层进行等离子体轰击，具体刻蚀条件例如可以控制惰性气体流量为100-400sccm、加速电压为400-500kev、轰击时间为10-20s。
68.通过刻蚀，在没有ni纳米颗粒的位置形成凹坑，然后经过湿法刻蚀工艺去除ni纳米颗粒，形成具有凹坑的底层n型algan层，凹坑的深度和宽度的范围在10-100nm之间。
69.在上述实施方式中，ni纳米颗粒分布时间距可以通过退火来控制，且间距可以稳定控制在纳米范围内，相较于其他形式的掩膜结构，ni纳米颗粒可以便于控制，尤其是适合于此处所需的较小间距的刻蚀，并且也不用光刻胶、光刻以及去胶的步骤，掩膜形成和去除均较为简单。并且，由于在形成上述孔洞结构201时不需要形成过于规则的图形化的凹坑，能够形成纳米级凹坑即可，这样对图案化的结构分布要求较低，无需按照规则的图案化掩模来进行制备，节省了掩模版的相关成本。
70.此外，相比于规则化掩模版的制备方式，上述无规则的凹坑形状、尺寸分布还使得在n型层30中的孔洞结构具有非规则化的尺寸和形状分布趋势，这种宽泛的孔洞结构201的分布有利于减少紫外光的反射损失。
71.并且由于在衬底10上方已经形成了aln缓冲层20，如果采用类似于aln缓冲层20的生长中所使用的无掩模的方式进行刻蚀，单纯的针对有缺陷的区域形成凹坑，这样会由于n型algan层本身具有的缺陷密度较低，难以形成分布较为均匀的凹坑，对后续的提高紫外光的光提取效率的作用不大，因此，需要特意引入适当的掩模并配合刻蚀形成均匀且充分的凹坑结构。
72.（b5）在底层n型algan层上沉积进行后续的n型algan层（记作顶层n型algan层）的沉积。
73.由于底层n型algan层中具有凹坑，在外延生长顶层n型algan层时，分布的凹坑结构能够促进algan材料的横向外延生长，能够促进位错缺陷合并或者弯曲湮灭并在凹坑上方形成气隙，还能够释放异质外延产生的应力，进一步降低algan中的位错密度。
74.进一步地，顶层n型algan层仍然在mocvd设备中生长，生长温度为1000℃-1100℃、生长压力可以为80mbar-110mbar，生长n型algan层时，进行硅烷掺杂。
75.步骤s03：如图7所示，在n型层30上依次形成多量子阱层40和p型层50。
76.（c1）在形成具有孔洞的n型algan层之后，形成多量子阱层40。
77.多量子阱层40可以包括交替层叠5-10个al
x
ga
1-x
n量子阱层和alyga
1-y
n量子垒层，其中0＜x＜y＜1；al
x
ga
1-x
n量子阱层的厚度可以为2nm-4nm，alyga
1-y
n量子垒层的厚度可以为5-15nm。在优选的实施例中，多量子阱层40包括交替层叠的5个周期的al
x
ga
1-x
n量子阱层和alyga
1-y
n量子垒层，al
x
ga
1-x
n量子阱层的厚度为3nm，alyga
1-y
n量子垒层的厚度为10nm。
78.当然，能够实现紫外发光的多量子阱层40亦并非仅限于上述示例的具体结构和材质。
79.（c2）在多量子阱层40上形成p型层50。
80.p型层50包括依次层叠在多量子阱层40上方的p型阻挡层、p型algan层和p型gan层。p型阻挡层、p型algan层和p型gan层均为mg掺杂，采用二茂镁进行mg掺杂。
81.p型阻挡层为p型algan阻挡层；若p型algan阻挡层的厚度过薄，会降低对电子的阻挡作用；若p型algan阻挡层的厚度过厚，则会增加p型algan阻挡层对光的吸收，从而导致led的发光效率降低；因此将p型algan阻挡层的厚度设置为8nm-20nm。优选的，p型algan阻挡层的厚度为10nm。
82.p型algan层的厚度为20nm-50nm。
83.p型gan层的厚度可以为30nm-80nm。
84.步骤s04：如图8所示，对多量子阱层40和p型层50进行刻蚀，形成开口，暴露出底部
的n型层30。
85.在形成p型层50之后，例如采用光刻和干法刻蚀技术在形成有p型层50的外延结构上形成均匀阵列分布的多个开口，其中，多个开口均自外延结构的p型层50的最上方表面延伸至n型层30的上表面。通过设置开口将外延结构分隔成多个深紫外led小芯片，本领域技术人员可以根据需要对开口的数量进行设置。例如，刻蚀的开口的宽度在10-100微米之间。
86.步骤s05：如图9所示，在暴露的n型层30上形成n型电极602。
87.通过掩膜、沉积和刻蚀工艺在暴露的n型层30上形成n型电极602，n型电极602层的厚度例如是在150-500nm之间。具体地，在形成n型电极602时只要选用的n型电极602材料具有良好的导电性能即可，无需考虑n型电极602是否具有很好的反射的效果，可以选用ag、au或ti等金属或其合金，或者金属氧化物如ito、izo等。
88.优选地，为了防止开口两侧的深紫外半导体发光器件在制备n型电极602时短接，可以在形成n型电极602之前在开口的侧壁沉积一层绝缘层，如氧化硅或氮化硅。
89.步骤s06：如图10，在p型层50上形成p型电极601。
90.如图9所示，p型电极601具有三层结构，p型电极601优选采用moo
x
、al和au三层的层叠结构，其中moo
x
的功函数较高（5.7ev左右），较常见的铝金属的功函数（4.28ev）、铜金属的功函数（4.65ev）、钨金属的功函数（4.55ev）及镍金属的功函数（5.15ev）均高，高功函数的金属有利于空穴的传输，可以提升p型层50的欧姆接触，并且moo
x
具有较好的紫外光透过性，不会对紫外光吸收，且al金属具有较好的反射性能，最表面的au稳定性好，不容易被氧化，且整体表现出来很好的反射性能，减少p型电极601层对紫外光的吸收，提高光提取效率，光强度较大；另外，多层金属还能够减少p型电极601的电阻。
91.在一些实施案例中，关于各层厚度，p型电极601层中moo
x
的厚度为1-20nm，al的厚度为70-100nm，au的厚度为20-40nm；优选的，moo
x
的厚度为3nm，al的厚度为80nm，au的厚度为30nm。
92.步骤s07：如图1与图11所示，提供键合衬底701，键合衬底701上具有键合电极702，将n型电极602、p型电极601与键合电极702进行键合。
93.键合衬底701可以为硅衬底或pcb电路板；键合电极702用于和深紫外半导体发光器件的p型电极601和n型电极602键合，形成电连接。键合衬底701内部具有导电通路以及电源连接焊盘，通过电源连接焊盘以及导电通路，能够实现电源与深紫外半导体发光器件的电连接，给深紫外半导体发光器件提供电源。键合电极702包括依次堆叠的二元合金层以及ti粘附层，二元合金层包括ni与sn。
94.在示例性的具体键合步骤中，将衬底10上形成有深紫外半导体发光器件的结构进行翻转，将n型电极602、p型电极601与键合电极702对准；由于键合电极702包括依次堆叠的ni、sn二元合金以及ti粘附层，利用nisn液相瞬态键合工艺，在200-300℃条件下将键合电极702与n型电极602、p型电极601进行键合。
95.当然，采用其他任何方法能够实现n型电极602与p型电极601与电源的电连接形成电路的键合方式均可作为等同效果的替代。
96.步骤s08：将衬底10进行剥离，去除衬底10与靠近衬底10的缓冲层20，并对剩余缓冲层20进行粗化处理，最终获得如图12所示的器件结构。
97.以衬底10为蓝宝石衬底为例，将衬底10与缓冲层20剥离，剥离可以为激光剥离技
术，例如，先利用波长为193nm的紫外激光，采用40-100um小光斑，将缓冲层20和衬底10剥离分解，然后用稀盐酸清洗去除aln材料分解形成的al金属。由于在本发明中蓝宝石衬底上形成有具有孔洞结构201的aln缓冲层20，激光可以穿透蓝宝石衬底，激光的能量容易在孔洞结构201处聚集，在aln缓冲层20处分解断开，将衬底10与缓冲层20剥离。
98.剥离之后，在n型层30上还具有少量的缓冲层20，为了提高出光效率，可以继续对剥离形成的表面的aln层进行粗化处理。具体地，在粗化处理的步骤中，例如可以利用加热的koh溶液，在70℃的条件下处理aln层，使其形成具有粗化表面的二次微纳结构204，从而利用二次微纳结构204增加轴向的深紫外出光。
99.而即使不额外采用粗化处理，缓冲层20在被部分去除后，其孔洞结构203被破坏，并使缓冲层20余留部分的表面形成微纳尺寸的凸起及凹下结构，从而可以减少粗化处理所需的腐蚀试剂和腐蚀时间，节约成本，提高效率。即，在一些情况下，可以从缓冲层20的孔洞结构203处将缓冲层20的一部分去除，使缓冲层20的余留部分的表面直接形成微纳结构204，而无需再进行粗化处理。
100.以上就完成了本发明中的深紫外半导体发光器件的制备，在发光时，其光路如图12所示，由于具有提高反射率的底层p型电极601以及提高散射效果的相关结构，因此可以在出光效率上取得显著进步。
101.由此，采用上述结构或采用上述制备方法制得的深紫外半导体发光器件具有非常优异的紫外发光效率，特别适用于一些需要深紫外发光的应用中，尤其是在深紫外消杀装置中的应用。该装置例如可以包括保护壳和设置于保护壳内的深紫外光源，该深紫外光源包括上述深紫外半导体发光器件。
102.而具体的消杀装置结构可以参考现有技术进行设计或自行设计全新的消杀结构，不限于具体的组成及尺寸、架构等，利用了本发明所提供的深紫外器件作为光源的消杀装置均属于本发明的应用范围之内。
103.以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
104.实施例1本实施例示例一深紫外半导体发光器件的制作过程，具体如下所示：s01：提供衬底10，并在衬底10上形成缓冲层20。
105.衬底10选用蓝宝石衬底，并在烘烤之后进行mocvd生长，首先在生长压力为75mbar、生长温度为1050℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1000的第一生长条件下，先形成一层底层aln层，底层aln层的厚度在100nm左右；然后使用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对底层aln层进行刻蚀，控制惰性气体流量为190sccm、加速电压为500kev、轰击时间为15s；刻蚀之后，继续进行aln缓冲层20的其余部分的生长，在控制反应腔内的生长压力为115mbar、生长温度为1150℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1350的第二生长条件下生长。
106.s02：在缓冲层20上形成具有孔洞结构203的n型层30。
107.首先形成底层n型层，在mocvd等设备中生长，底层n型层的厚度控制在250nm，生长温度为1050℃、生长压力可以为95mbar。在生长algan底层n型层时，进行硅烷掺杂。生长至底层n型层目标厚度之后，结束第一阶段的生长，然后在底层n型层表面蒸发一层ni金属，ni
金属层的厚度在40nm左右，之后进行退火处理，退火处理条件：温度为700℃，退火时间为11min，层状的金属ni会变成ni纳米颗粒，然后以ni纳米颗粒为掩膜对底层n型层进行刻蚀，刻蚀可以采用干法刻蚀工艺，采用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对aln层进行等离子体轰击，控制惰性气体流量为250sccm，加速电压为450kev、轰击时间为15s。通过刻蚀，在没有ni纳米颗粒的位置形成凹坑，然后经过湿法刻蚀工艺去除ni纳米颗粒，形成具有凹坑的底层n型层，凹坑的深度和宽度的范围在10-100nm之间；后续的顶层n型algan层仍然在mocvd设备中生长，生长温度为1050℃、生长压力可以为95mbar，生长顶层n型algan层时，仍然进行硅烷掺杂，最终形成具有孔洞结构201的n型层30。
108.s03：在n型层30上依次形成多量子阱层40和p型层50。
109.继续采用化学气相沉积的方式，形成交替层叠的5个周期的al
x
ga
1-x
n量子阱层和alyga
1-y
n量子垒层，al
x
ga
1-x
n量子阱层的厚度为3nm，alyga
1-y
n量子垒层的厚度为10nm；继续沉积形成p型层50，包括依次层叠在多量子阱层40上方的p型阻挡层、p型algan层和p型gan层，p型algan阻挡层的厚度可以为14nm，p型algan层的厚度为35nm。p型gan层的厚度为65nm。
110.s04：对多量子阱层40和p型层50进行刻蚀，形成开口，暴露出底部的n型层30。
111.开口的宽度为55μm。
112.s05：在暴露的n型层30上形成n型电极602。
113.选用ag形成柱状的n型电极602，n型电极602与开口的侧壁无接触。
114.s06：在p型层50上形成p型电极601。
115.所形成的p型电极601具有三层结构，具体为moo
x
、al和au三层层叠结构，moo
x
层的厚度为3nm、al层的厚度为80nm和au层的厚度为30nm（记作moo
x 3nm/al 80nm/au 30nm）。
116.s07：提供键合衬底701，键合衬底701上具有键合电极702，将n型电极602和p型电极601与键合电极702进行键合。
117.键合衬底701具体选用具有图案匹配性的带有图案化键合电路的硅衬底。
118.s08：将衬底10进行剥离，去除衬底10与靠近衬底10的缓冲层20，并对剩余缓冲层20进行粗化处理。
119.采用激光剥离的方式使缓冲层20分解剥离，并在酸洗后，利用加热的koh溶液，在70℃条件下处理剩余的aln缓冲层20使其形成微纳结构202，构成粗化表面。最终获得相应的深紫外半导体发光器件。
120.实施例2本实施例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的p型电极601的层厚度不同，具体如下所示：改变步骤s06中的沉积时间，获得的p型电极601中moox层的厚度为8nm、al层的厚度为80nm、au层的厚度为30nm（记作moox 8nm/al 80nm/au 30nm）。
121.其他与实施例1相同，在此不再赘述。
122.实施例3本实施例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的p型电极601的层厚度不同，具体如下所示：改变步骤s06中的沉积时间，获得的p型电极601中moox层的厚度为20nm、al层的厚
度为80nm、au层的厚度为30nm（记作moox 20nm/al 80nm/au 30nm）。
123.其他与实施例1相同，在此不再赘述。
124.对比例1本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的p型电极的结构不同，p型电极包括层叠设置的ni层与al层，具体如下所示：改变步骤s06中的沉积步骤，省去沉积moox的过程，获得的p型电极中ni层的厚度为3nm、al层的厚度为110nm（记作ni 3nm/al 110nm）。
125.其他与实施例1相同，在此不再赘述。
126.对比例2本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的p型电极的结构不同，p型电极包括层叠设置的ni与al，具体如下所示：改变步骤s06中的沉积步骤，省去沉积moox的过程，获得的p型电极中ni的厚度为8nm、al的厚度为110nm（记作ni 8nm/al 110nm）。
127.其他与实施例1相同，在此不再赘述。
128.对比例3本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的n型层不具有孔洞结构，具体如下所示：在步骤s02中，不再执行两步生长以及沉积镍并退火刻蚀的过程，而是直接在同样的条件下以一步生长的方式形成连续无孔洞的n型algan层。
129.对比例4本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的缓冲层不具有孔洞结构，具体如下所示：在步骤s01中，不进行等离子体刻蚀的过程，而是直接在底层n型层上继续生长顶层n型algan层，两层结合后形成的缓冲层不产生孔洞结构。
130.其他与实施例1相同，在此不再赘述。
131.对比例5本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于：所形成的缓冲层以及n型层均不具有孔洞结构，具体如下所示：在步骤s01中，不进行等离子体刻蚀的过程，而是直接在底层n型层上继续生长顶层n型algan层，两层结合后形成的缓冲层不产生孔洞结构。并且在步骤s02中，不再执行两步生长以及沉积镍并退火刻蚀的过程，而是直接在同样的条件下以一步生长的方式形成连续无孔洞的n型algan层。其他与实施例1相同，在此不再赘述。
132.通过使用紫外透射反射仪对本发明的使用不同电极材料层的3个实施例和2个对比例所提供的p型电极进行测定，由于紫外线的波长从100nm到405nm，可以分为长波紫外线（波长为320nm-405nm）、中波紫外线（波长为280nm-320nm）和短波紫外线（也称为深紫外波，波长uvc，100nm-280nm），而能够起到杀菌消毒的紫外线的波长在265-280nm之间，本发明测试项目中选用波长在275nm处的反射率来进行说明，这是由于在波长为275nm的深紫外波情况下，杀菌消毒效果比较好。在实施与对比案例中p型电极以及对应的275nm波长对应的反射率分别如图13以及下表1所示（在以下实施例和对比例中除了p型电极不同外，其余结构
均相同）。
133.表1 实施例及对比例的p型电极反射率对比测试结果
134.在实施例中，为了更直观的对比不同实施例的出光强度，采用相对强度进行对比，以实施例1中的出光强度为基准强度，记为1.00，其余的对比例或实施例的出光强度与实施例1的比值即为出光的相对强度。虽然moo
x
层具有较好的光透过性能，但随着moo
x
层厚度的增加，紫外光在传播时的损耗也增大，因此在实施例1-3中的对比可以看出，随着moo
x
层的厚度增加，叠层p型电极的反射率会降低；同样基于对比例1-2，将moo
x
层换成ni金属层之后，由于ni金属的光透过性能较差，且ni金属在退火后容易局部聚集，会影响光的透过和反射，因此使用ni/al或ni/au的叠层的p型金属电极的紫外光的反射率会较本发明的电极结构的反射率显著降低。
135.继续如图14所示，进一步对比实施例1和对比例1-2的出光强度可知，使用叠层的moo
x 3nm/al 80nm/au 30nm的p型电极，深紫外光（在275nm的波长处）的出光强度也是对比例1或对比例2的2倍左右。而比较algan层（即所述n型层30）无孔洞结构203的对比例3，本发明在algan层中形成孔洞结构203能够进一步提高出光强度，以及能够改善外延生长时的至少多量子阱层40的外延质量，多方面综合作用下来提升亮度和光电转换效率。
136.实施例4本实施例示例一深紫外半导体发光器件的制作过程，具体如下所示：s01：提供衬底10，并在衬底10上形成缓冲层20。
137.衬底10选用碳化硅衬底，并在烘烤之后进行mocvd生长，首先在生长压力为50mbar、生长温度为1100℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为900的第一生长条件下，先形成一层底层aln层，底层aln层的厚度在70nm左右；然后使用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对底层aln层进行刻蚀，控制惰性气体流量为80sccm、加速电压为600kev、轰击时间为20s；刻蚀之后，继续进行aln缓冲层20的其余部分的生长，在控制反应腔内的生长压力为80mbar、生长温度为1200℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1500的第二生长条件下生长。
138.s02：在缓冲层20上形成具有孔洞结构203的n型层30。
139.首先形成底层n型层，在mocvd等设备中生长，底层n型层的厚度控制在200nm，生长
温度为1100℃、生长压力可以为80mbar。在生长algan底层n型层时，进行硅烷掺杂。生长至底层n型层目标厚度之后，结束第一阶段的生长，然后在底层n型层表面蒸发一层ni金属，ni金属层的厚度在30nm左右，之后进行退火处理，退火处理条件：温度为500℃，退火时间为20min，层状的金属ni会变成ni纳米颗粒，然后以ni纳米颗粒为掩膜对底层n型层进行刻蚀，刻蚀可以采用干法刻蚀工艺，采用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对aln层进行等离子体轰击，控制惰性气体流量为100sccm，加速电压为500kev、轰击时间为20s。通过刻蚀，在没有ni纳米颗粒的位置形成凹坑，然后经过湿法刻蚀工艺去除ni纳米颗粒，形成具有凹坑的底层n型层，凹坑的深度和宽度的范围在10-100nm之间；后续的顶层n型algan层仍然在mocvd设备中生长，生长温度为1100℃、生长压力可以为110mbar，生长顶层n型algan层时，仍然进行硅烷掺杂，最终形成具有孔洞结构201的n型层30。
140.其余步骤及生长条件与实施例1相同，在此不再赘述，最终获得相应的深紫外半导体发光器件。经过表征测试，本实施例所获得的器件与实施例1具有极为近似的发光强度（偏差1%以内）。
141.实施例5本实施例示例一深紫外半导体发光器件的制作过程，具体如下所示：s01：提供衬底10，并在衬底10上形成缓冲层20。
142.衬底10选用碳化硅衬底，并在烘烤之后进行mocvd生长，首先在生长压力为100mbar、生长温度为1000℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1100的第一生长条件下，先形成一层底层aln层，底层aln层的厚度在120nm左右；然后使用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对底层aln层进行刻蚀，控制惰性气体流量为300sccm、加速电压为400kev、轰击时间为10s；刻蚀之后，继续进行aln缓冲层20的其余部分的生长，在控制反应腔内的生长压力为150mbar、生长温度为1100℃、以氨气和三甲基铝作为反应物、
ⅴ
/ⅲ摩尔比为1200的第二生长条件下生长。
143.s02：在缓冲层20上形成具有孔洞结构203的n型层30。
144.首先形成底层n型层，在mocvd等设备中生长，底层n型层的厚度控制在300nm，生长温度为1000℃、生长压力可以为110mbar。在生长algan底层n型层时，进行硅烷掺杂。生长至底层n型层目标厚度之后，结束第一阶段的生长，然后在底层n型层表面蒸发一层ni金属，ni金属的厚度在50nm左右，之后进行退火处理，退火处理条件：温度为800℃，退火时间为2min，层状的金属ni会变成ni纳米颗粒，然后以ni纳米颗粒为掩膜对底层n型层进行刻蚀，刻蚀可以采用干法刻蚀工艺，采用惰性气体等离子体icp刻蚀工艺，对aln层进行等离子体轰击，控制惰性气体流量为400sccm，加速电压为500kev、轰击时间为10s。通过刻蚀，在没有ni纳米颗粒的位置形成凹坑，然后经过湿法刻蚀工艺去除ni纳米颗粒，形成具有凹坑的底层n型层，凹坑的深度和宽度的范围在10-100nm之间；后续的顶层n型algan层仍然在mocvd设备中生长，生长温度为1000℃、生长压力可以为80mbar，生长顶层n型algan层时，仍然进行硅烷掺杂，最终形成具有孔洞结构201的n型层30。
145.其余步骤及生长条件与与实施例1相同，在此不再赘述，最终获得相应的深紫外半导体发光器件。经过表征测试，本实施例所获得的器件与实施例1具有极为近似的发光强度（偏差1%以内）。
146.基于上述实施例以及对比例，可以明确，在本发明实施例所提供的技术方案中：
1、aln缓冲层能够提高上层晶体质量，并且aln缓冲层中均具有孔洞结构，一方面孔洞结构可以缓解在制备深紫外led芯片的层结构之间的应力，另一方面也能够实现深紫外光的散射，提高了光提取效率，出光强度较大。由于形成底层aln缓冲层和上层的aln缓冲层均是采用无掩模刻蚀先形成凹坑，这样上方的aln缓冲层的缺陷密度降低，则在上方的aln层中形成的孔洞的密度较底层的aln缓冲层的孔洞密度较低。
147.2、位于缓冲层上方的n型algan层也具有孔洞结构，n型algan层形成沿生长方向闭合的孔洞（或气隙结构），在产生的深紫外光向外发射时，孔洞的随机散射能够降低多层结构中深紫外光的全内反射损失，能够增强tm模式的光子逸出，同时对te模式也有一定程度的增强作用，tm模式具有更强的增强因子，能够显著提升深紫外led器件的光提取效率。
148.3、n型algan层的孔洞形成前的凹坑形成方式与下方的aln层的凹坑的形成方式不同，n型algan层中的凹坑是采用ni金属纳米颗粒作为掩膜进行刻蚀而获得，而不是无掩模的直接刻蚀，利用缺陷处形成凹坑，因为在形成n型algan层时，下方具有双层缓冲层，algan层的缺陷较少，使用ni金属颗粒作为掩膜可以形成较均匀的凹坑，以便于形成更好的孔洞结构。
149.4、多层p型金属层包含有moo
x
/al/au，moo
x
具有较高的功函数，高功函数的金属或金属氧化物有利于空穴的传输，可以提升p型层的欧姆接触，并且moo
x
具有较好的紫外光透过性，不会对紫外光吸收，且al金属具有较好的反射性能，最表面的au稳定性好，不容易被氧化，且整体表现出来很好的反射性能，减少p型电极层对紫外光的吸收，提高光提取效率，多层金属还能够减少电极的电阻。
150.5、在缓冲层远离键合衬底方向的上表面具有粗化的表面，通过粗化，在出光面的表面形成微纳结构，利用微纳结构增加轴向的深紫外出光。
151.应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种深紫外半导体发光器件，其特征在于，包括：半导体结构，其包括沿指定方向依次设置的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，所述缓冲层和n型层均具有孔洞结构；p型电极，其包括高功函数材料层和金属电极层，所述高功函数材料层与p型层电性接触，所述金属电极层设置在高功函数材料层上；n型电极，其与n型层电性接触；其中，所述金属电极层包括沿指定方向依次设置在高功函数材料层上的反射金属层和保护金属层。2.根据权利要求1所述的深紫外半导体发光器件，其特征在于，所述缓冲层和n型层所含孔洞均为沿指定方向闭合的孔洞，当定义在缓冲层的第一截面上孔洞所占的面积与该第一截面的面积的比值为p1，在n型层的第二截面上孔洞所占的面积与该第二截面的面积的比值为p2时，则p1为40-60%，p2为30-50%，所述第一截面与第二截面相互平行，并垂直于指定方向。3.根据权利要求1所述的深紫外半导体发光器件，其特征在于，所述半导体结构中设有至少一个开口部，所述开口部自p型层表面延伸至n型层表面或内部，所述n型电极设置于所述开口部内，并且所述n型电极的一端暴露在开口部的外部，另一端与n型层电性接触；和/或，所述n型电极、p型电极分别与n型层、p型层形成欧姆接触；和/或，所述深紫外半导体发光器件还包括键合衬底和键合电极，所述键合衬底通过键合电极与所述n型电极以及p型电极键合；和/或，所述缓冲层远离n型层的表面为出光面，且所述出光面上分布有微纳结构。4.根据权利要求1-3中任一项所述的深紫外半导体发光器件，其特征在于，所述高功函数材料层的厚度为1-20nm，所述反射金属层的厚度为70-100nm，所述保护金属层的厚度为20-40nm；和/或，所述高功函数材料层的材质包括氧化钼，所述反射金属层的材质包括金属铝，所述保护金属层的材质包括金；和/或，所述缓冲层的厚度为300-700nm；和/或，所述n型层的厚度为500-900nm；和/或，所述缓冲层的材质包括aln，所述n型层的材质包括algan；和/或，所述p型层包括沿指定方向依次设置的p型algan阻挡层、p型algan层和p型gan层，其中p型algan阻挡层的厚度为8-20nm，p型algan层的厚度为20-50nm，p型gan层的厚度为30-80nm；和/或，所述多量子阱层包括沿指定方向交替设置的al
x
ga
1-x
n量子阱层和al
y
ga
1-y
n量子垒层，其中，0＜x＜y＜1。5.一种深紫外半导体发光器件的制作方法，其特征在于，包括：在衬底上沿指定方向依次生长具有孔洞结构的缓冲层、具有孔洞结构的n型层、多量子阱层和p型层，以形成半导体结构；制作p型电极，包括在p型层上沿指定方向设置高功函数材料层和金属电极层，并使p型电极与p型层电性接触，其中，所述金属电极层包括沿指定方向依次设置在高功函数材料层上的反射金属层和保护金属层；
制作n型电极，并使所述n型电极与n型层电性接触。6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：将键合衬底通过键合电极与n型电极和p型电极键合；去除衬底；去除所述缓冲层的一部分，且对余留的缓冲层进行粗化处理，以在所述缓冲层远离n型层的表面上形成微纳结构。7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，具体包括：于所述衬底上生长缓冲层的底层，之后对所述缓冲层的底层表面进行刻蚀，以在所述缓冲层的底层表面形成凹坑，其后于所述缓冲层的底层上生长所述缓冲层的其余部分，形成具有孔洞结构的缓冲层；于所述缓冲层上生长n型层的底层，之后对所述n型层的底层表面进行刻蚀，以在所述n型层的底层表面形成凹坑，其后在所述n型层的底层上生长n型层的其余部分，从而形成所述n型层；在所述n型层上依次生长多量子阱层和p型层；自所述p型层表面对所述半导体结构进行刻蚀，直至到达n型层表面或进入n型层，以在所述半导体结构中形成至少一个开口部，之后在所述开口部内制作n型电极，并使n型电极的一端暴露在开口部的外部，另一端与n型层电性接触；在所述p型层上设置p型电极。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，具体包括：在第一生长条件下于所述衬底上生长所述缓冲层的底层，之后以惰性气体等离子体对所述缓冲层的底层表面进行刻蚀，以至少在所述缓冲层的底层表面的位错集中区域形成纳米级凹坑；在第二生长条件下于所述缓冲层的底层上生长所述缓冲层的其余部分，形成所述缓冲层；其中，所述第一生长条件包括第一生长压力、第一生长温度和第一
ⅴ
/ⅲ摩尔比，所述第二生长条件包括第二生长压力、第二生长温度和第二
ⅴ
/ⅲ摩尔比，并且第二生长压力大于第一生长压力，第二
ⅴ
/ⅲ摩尔比大于第一
ⅴ
/ⅲ摩尔比。9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，具体包括：于所述缓冲层上生长所述n型层的底层；在所述n型层的底层上沉积ni金属层，之后在设定退火条件下进行退火处理，以形成ni纳米颗粒，然后以ni纳米颗粒为掩膜对n型层的底层进行刻蚀，以在n型层的底层表面形成凹坑，所述凹坑的直径和深度为10-100nm；之后在所述n型层的底层上生长n型层的其余部分，形成所述n型层；其中，所述n型层的底层的厚度与n型层的厚度的比值小于1/2；所述设定退火条件包括退火温度为500-800℃、退火时间为2-20min；所述ni金属层的厚度为30-50nm。10.一种深紫外消杀装置，包括保护壳和设置于保护壳内的深紫外光源；其特征在于，所述深紫外光源包括权利要求1-4中任一项所述的深紫外半导体发光器件。

技术总结
本发明公开了一种深紫外半导体发光器件、其制作方法及深紫外消杀装置。所述器件包括：半导体结构、P型电极和N型电极，半导体结构包括沿指定方向依次设置的缓冲层、N型层、多量子阱层和P型层，缓冲层和N型层均具有孔洞结构；P型电极包括高功函数材料层和金属电极层，高功函数材料层与P型层电性接触，金属电极层设置在高功函数材料层上；N型电极与N型层电性接触；金属电极层包括沿指定方向依次设置在高功函数材料层上的反射金属层和保护金属层。本发明中的P型电极整体表现出来良好的深紫外反射性能，并显著降低了P型电极对紫外光的吸收，大幅提高了光提取效率，配合具有孔洞结构的缓冲层和N型层，最终获得了优异的深紫外发光效率。最终获得了优异的深紫外发光效率。最终获得了优异的深紫外发光效率。


技术研发人员：李利哲 苏敏
受保护的技术使用者：苏州市独墅湖医院（苏州大学附属独墅湖医院）
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/8/13