本发明涉及半导体光电子材料和器件的制造，尤其涉及一种紫外发光二极管。
背景技术：
1、algan基紫外发光二极管(ultra-violet light emitting diode，uv-led)具有体积小、效率高、寿命长、无污染和易于集成等优点，在杀菌消毒、医学诊断、高密度光学数据储存和传感等方面具有重要应用。为了逐步取代有毒的汞灯紫外光源，需要开发具有更高发光效率以及更高发光功率的uv-led。如图3所示，由于现有技术制备的algan基uv-led中algan材料与衬底201、n型algan层205与多量子阱有源区206之间存在晶格失配和热膨胀系数失配，造成在algan基uv-led中，特别是其中的n型algan层中产生的缺陷较多并且会延伸至多量子阱有源区，降低多量子阱有源区材料的晶体质量，从而降低电子和空穴在量子阱有源区的复合效率，影响uv-led的发光效率。同时，n型algan层中的缺陷也会导致n型掺杂的si施主的电离能升高，使得n型algan层中si掺杂原子激活困难、电子浓度较小、电导率较低。此外，缺陷也会降低电子迁移率，造成电流拥堵，使电子不能均匀地注入到多量子有源区，降低了uv-led的发光效率和发光均匀度，因此，为了获得高发光效率和高发光功率的uv-led，迫切需要提高n-algan层的晶体质量、电子浓度、电导率以及电流扩展能力。
技术实现思路
1、技术方案：为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
2、如图1和2所示，本发明提供一种紫外发光二极管，包括由下至上依次设置的衬底(101)、低温aln成核层(102)、高温aln缓冲层(103)、非掺杂algan缓冲层(104)、下层石墨烯层(1051)、n-algan层(1052)、上层石墨烯层(1053)组成的复合n型层(105)、多量子阱有源区(106)、p型algan层(107)和p型gan欧姆接触层(108)，以及在所述n-algan层(1052)上设置的n型电极(109)和在所述p型gan欧姆接触层(108)上设置的p型电极(110)；所述下层石墨烯层(1051)、所述n型algan层(1052)以及所述上层石墨烯层(1053)组成复合n型层(105)。
3、可选的，所述下层石墨烯层(1051)的厚度为0.3nm～6nm；所述n-algan层(1052)的厚度为200nm～5000nm；所述上层石墨烯层(1053)厚度为0.3nm～3nm。
4、可选的，所述衬底(101)材料为任何晶体取向的硅、蓝宝石、氮化铝、氮化镓或者碳化硅中的任何一种。
5、可选的，所述低温aln成核层(102)的厚度为5nm～20nm；所述高温aln缓冲层(103)的厚度为100nm～1000nm；所述非掺杂algan缓冲层(104)的厚度为50nm～5000nm；所述多量子阱有源区(106)包括多组叠层设置的多量子阱层组，所述多量子阱层组包括alxga1-xn量子阱层以及alyga1-yn量子势垒层；所述多量子阱层组的数量k满足：5≤k≤20；所述p型algan层(107)的厚度为50nm～500nm；所述p型gan欧姆接触层(108)的厚度为20nm～200nm。
6、可选的，所述非掺杂algan缓冲层(104)中的al组分为0.1～0.9；所述n-algan层(1052)中的al组分为0.1～0.8；所述多量子阱有源区(106)包括alxga1-xn量子阱层以及alyga1-yn量子势垒层，其中，0<x<y<1；所述p型algan层(107)中的al组分为0.1～0.8。
7、可选的，复合n型层(105)中的电子浓度为1×1018cm-3或以上；p型algan层(107)中的空穴浓度范围为1×1016cm-3～5×1019cm-3；p型gan欧姆接触层(108)中的空穴浓度范围为1×1017cm-3～1×1020cm-3。
8、有益效果：
9、(1)本发明摈弃现有技术制备的algan基uv-led中的单一n-algan层，而是如图1和图2所示，采用在n-algan层的上、下方均插入石墨烯层组成的复合n型层。这样做的益处是，一方面可以过滤下方结构中已经形成的位错，阻止其向多量子阱有源区的传播；另一方面，由于沿石墨烯平面弱范德华力的相互作用，algan等三族氮化物能够在石墨烯上以准范德华外延方式生长，降低了原子的迁移势垒，使原子更容易扩散，可极大地缓解晶格失配问题，使后续外延生长的三族氮化物薄膜具有更高的晶体质量。
10、(2)石墨烯中的电子迁移率受温度变化的影响较小，已知单层石墨烯中的电子迁移率在50～500k温度范围内能够达到15000cm/(v·s)，具有超强的导电性。本发明采用石墨烯层包夹n-algan层，且上层石墨烯层与多量子阱有源区直接接触，因此石墨烯层的插入可促进电流的横向扩散，使电子均匀地注入有源区，有效缓解电流拥堵问题，增大有源区内电子和空穴的辐射复合效率，从而提高uv-led的发光效率和发光功率。
11、(3)石墨烯所具有的高导热性，有利于改善uv-led的散热性能，从而可延长器件的使用寿命。
1.一种紫外发光二极管，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底(101)、低温aln成核层(102)、高温aln缓冲层(103)、非掺杂algan缓冲层(104)、下层石墨烯层(1051)、n-algan层(1052)、上层石墨烯层(1053)组成的复合n型层(105)、多量子阱有源区(106)、p型algan层(107)和p型gan欧姆接触层(108)，以及在所述n-algan层(1052)上设置的n型电极(109)和在所述p型gan欧姆接触层(108)上设置的p型电极(110)；所述下层石墨烯层(1051)、所述n型algan层(1052)以及所述上层石墨烯层(1053)组成复合n型层(105)。
2.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于，所述下层石墨烯层(1051)的厚度为0.3nm～6nm；所述n-algan层(1052)的厚度为200nm～5000nm；所述上层石墨烯层(1053)厚度为0.3nm～3nm。
3.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于，所述衬底(101)材料为任何晶体取向的硅、蓝宝石、氮化铝、氮化镓或者碳化硅中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于，所述低温aln成核层(102)的厚度为5nm～20nm；所述高温aln缓冲层(103)的厚度为100nm～1000nm；所述非掺杂algan缓冲层(104)的厚度为50nm～5000nm；所述多量子阱有源区(106)包括多组叠层设置的多量子阱层组，所述多量子阱层组包括alxga1-xn量子阱层以及alyga1-yn量子势垒层；所述多量子阱层组的数量k满足：5≤k≤20；所述p型algan层(107)的厚度为50nm～500nm；所述p型gan欧姆接触层(108)的厚度为20nm～200nm。
5.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于，所述非掺杂algan缓冲层(104)中的al组分为0.1～0.9；所述n-algan层(1052)中的al组分为0.1～0.8；所述多量子阱有源区(106)包括alxga1-xn量子阱层以及alyga1-yn量子势垒层，其中，0<x<y<1；所述p型algan层(107)中的al组分为0.1～0.8。
6.根据权利要求1所述的紫外发光二极管，其特征在于，复合n型层(105)中的电子浓度为1×1018cm-3或以上；p型algan层(107)中的空穴浓度范围为1×1016cm-3～5×1019cm-3；p型gan欧姆接触层(108)中的空穴浓度范围为1×1017cm-3～1×1020cm-3。
