專利名稱:發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
實(shí)施例涉及發(fā)光器件。
背景技術(shù):
發(fā)光二極管(LED)是利用化合物半導(dǎo)體的特性將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為紅外光、可見光或者其他形式光的裝置。LED用于家電器具、遠(yuǎn)程控制器、電子公告板、顯示器、各種自動(dòng)裝備等等。LED的應(yīng)用范圍仍在擴(kuò)展。通常,小型LED以表面安裝裝置的形式來(lái)形成,因此LED直接安裝在印刷電路板(PCB)上。結(jié)果,用作顯示裝置的LED燈被發(fā)展為具有表面安裝裝置形式的結(jié)構(gòu)。表面安裝裝置可代替現(xiàn)有的簡(jiǎn)單照明燈。表面安裝裝置可用作各種彩色照明顯示器、文本顯示器、圖像顯示器等等。隨著LED應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,用于家用的燈以及用于救援信號(hào)的燈需要高亮度。因此,必須提高LED的亮度。
發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供具有提聞的發(fā)光效率并且具有減少的晶體缺陷的發(fā)光器件。在一個(gè)實(shí)施例中,一種發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu),所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;以及設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層,其中,所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層,所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層,所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層,鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層,所述第一層具有第一帶隙,所述第二層具有第二帶隙,所述第二帶隙小于所述第一帶隙,以及所述第二層摻雜有P型摻雜物。
根據(jù)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述,將更清楚地理解實(shí)施例的細(xì)節(jié),附圖中圖I是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的示意圖;圖2是根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的部分放大截面圖;圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的能帶圖的示意圖;圖4是示出傳統(tǒng)發(fā)光器件與根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件之間發(fā)光(luminous)強(qiáng)度的差異的示意圖5是示出傳統(tǒng)發(fā)光器件與根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件之間的操作電壓的差異的示意圖;圖6是示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的能帶圖的示意圖;圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的中間層的透射電子顯微鏡(TEM)照片的示意圖;圖8是示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的示意圖;圖9是根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的部分放大截面圖;圖10是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的能帶圖的示意圖;圖11是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的透視圖;
圖12是根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的截面圖;圖13是根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的截面圖;圖14是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的照明系統(tǒng)的透視圖;圖15是沿著圖14的線C-C’截取的截面圖;圖16是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的液晶顯示設(shè)備的分解透視圖;以及圖17是示出根據(jù)另一實(shí)施例的包括發(fā)光器件的液晶顯示設(shè)備的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)參照實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。但是,本公開可具體實(shí)施為各種不同形式,并且不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明解釋為受限于這里提出的實(shí)施例。更確切地說(shuō),提供這些實(shí)施例使得本公開詳盡而完整,并將本公開的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。本公開只由權(quán)利要求書的范圍限定。在某些實(shí)施例中,省略本領(lǐng)域公知的裝置構(gòu)造或處理的詳細(xì)描述,以避免混淆本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本公開的理解。在任何可能的情況下,在所有附圖中用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的構(gòu)件。這里使用諸如“之下”、“在下面”、“下面”、“之上”或“上面”這樣的空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述附圖所示的一個(gè)元件與另一個(gè)元件的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解,空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)意圖是涵蓋除了附圖中描述的方位之外裝置的不同定向。例如,如果將附圖之一中的裝置翻轉(zhuǎn),那么被描述為在其他元件“之下”或“下面”的元件將定向?yàn)樵谄渌爸稀?。因此,示例性術(shù)語(yǔ)“之下”或“在下面”可涵蓋在之上和之下這兩個(gè)定向。因?yàn)榭蓪⒀b置定向在另一方向,所以可根據(jù)裝置的定向來(lái)理解空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)。本公開中使用的術(shù)語(yǔ)目的只是描述特定實(shí)施例,并非要限制本公開。如同本公開與所附權(quán)利要求書中使用的,除非上下文清楚地指出并非如此,則單數(shù)形式“一個(gè)”還涵蓋復(fù)數(shù)形式。此外應(yīng)當(dāng)理解,當(dāng)在本說(shuō)明書中使用時(shí),術(shù)語(yǔ)“包括”指定了描述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在,但是并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。除非另有限定,否則這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的相同含義。此外應(yīng)當(dāng)理解,諸如那些在通常使用的字典中限定的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為具有與它們?cè)诒绢I(lǐng)域和本公開的背景中的含義一致的含義,并且除非這里明確地限定,否則不應(yīng)當(dāng)將其解釋為理想化或過(guò)于正式的含義。在附圖中,用于便于描述和清楚起見,將每個(gè)層的厚度或尺寸放大、省略或示意性示出。此外,每個(gè)組成元件的尺寸或面積不完全反映其實(shí)際尺寸。用于描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的角度或方向是基于附圖中所示的角度或方向。除非在說(shuō)明書中沒(méi)有限定參考點(diǎn)來(lái)描述發(fā)光器件結(jié)構(gòu)中的角度位置關(guān)系,否則可以對(duì)相關(guān)的附圖進(jìn)行參考。參照?qǐng)D1,發(fā)光器件100可包括支撐構(gòu)件110和設(shè)置在支撐構(gòu)件110上的發(fā)光結(jié)構(gòu)160。發(fā)光結(jié)構(gòu)160可包括第一半導(dǎo)體層120、有源層130、中間層140、和第二半導(dǎo)體層150。支撐構(gòu)件110可由選自藍(lán)寶石(Al2O3)、GaN> ZnO和AlO的至少一種材料形成;但是,本公開不限于此。此外,支撐構(gòu)件110可以是表現(xiàn)出比藍(lán)寶石(Al2O3)支撐構(gòu)件高的導(dǎo)熱性的SiC支撐構(gòu)件。但是,支撐構(gòu)件110可具有比第一半導(dǎo)體層120低的折射率,以提高·出光效率。同時(shí),可將經(jīng)構(gòu)圖的襯底(PSS)結(jié)構(gòu)設(shè)置在支撐構(gòu)件110的上側(cè)表面。本說(shuō)明書中提及的支撐構(gòu)件可以有這樣的PSS襯底,也可以沒(méi)有。同時(shí),可將緩沖層(未示出)設(shè)置在支撐構(gòu)件110上,以減少支撐構(gòu)件110與第一半導(dǎo)體層120之間的晶格失配,且容易生長(zhǎng)半導(dǎo)體層。緩沖層(未示出)可在低溫環(huán)境下形成,并且緩沖層可由能夠縮小半導(dǎo)體層與支撐構(gòu)件之間晶格常數(shù)差異的材料形成。例如,緩沖層(未示出)可由選自GaN、InN, AIN、AlInN, InGaN, AlGaN和InAlGaN的任何一種材料形成;但是,本公開不限于此。緩沖層(未示出)可以以單晶形式在支撐構(gòu)件110上生長(zhǎng)。以單晶形式生長(zhǎng)的緩沖層(未示出)可提高在緩沖層(未示出)上生長(zhǎng)的第一半導(dǎo)體層120的結(jié)晶度??稍诰彌_層(未示出)上形成包括第一半導(dǎo)體層120、有源層130和第二半導(dǎo)體層150的發(fā)光結(jié)構(gòu)160??蓪⒌谝话雽?dǎo)體層120設(shè)置在緩沖層(未示出)上。第一半導(dǎo)體層120可實(shí)施為η型半導(dǎo)體層。第一半導(dǎo)體層120可向有源層130提供電子。第一半導(dǎo)體層120可由諸如GaN、AIN、AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN或AlInN這樣的半導(dǎo)體材料形成,其具有例如InxAlyGa1^yN(O ^ x ^ I,O ^ y ^ I,O ^ x+y ^ I)的式,并且可摻雜諸如 Si、Ge 或 Sn 這樣的η型摻雜物。此外,可將未摻雜的半導(dǎo)體層(未示出)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層120下;但是,本公開不限于此。未摻雜的半導(dǎo)體層形成為用于提高第一半導(dǎo)體層120的結(jié)晶度。未摻雜的半導(dǎo)體層不摻雜有η型摻雜物,因此,除了未摻雜的半導(dǎo)體層表現(xiàn)出比第一半導(dǎo)體層120低的導(dǎo)電性之外,未摻雜的半導(dǎo)體層可與第一半導(dǎo)體層120相同。有源層130可形成在第一半導(dǎo)體層120上。有源層130可由III-V族化合物半導(dǎo)體材料形成??蓪⒂性磳?30配置為具有單量子阱或多量子阱結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)、或量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。如果將有源層130配置為具有量子阱結(jié)構(gòu),則有源層130可具有包括阱層和勢(shì)壘層的單量子阱或多量子阱層結(jié)構(gòu),其中,阱層具有InxAlyGa1^N (Ol,0^y^ I,O ^ x+y ^ I)的式,并且勢(shì)壘層具有InaAlbGanbN (O彡a彡1,O彡b彡1,O彡a+b彡I)的式。阱層可由帶隙小于勢(shì)壘層的材料形成。此外,如果將有源層130配置為具有多量子阱結(jié)構(gòu),則阱層(未示出)或勢(shì)壘壁(未示出)可具有不同的組成或不同的帶隙,下面參照?qǐng)D2和圖3對(duì)其進(jìn)行描述??蓪?dǎo)電包覆層(未示出)形成在有源層130上和/或有源層130下。導(dǎo)電包覆層(未示出)可由AlGaN半導(dǎo)體形成,并且可具有比有源層130大的帶隙。第二半導(dǎo)體層150可實(shí)施為將空穴注入有源層130的p型半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層150可由諸如GaN、AIN、AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN或AlInN這樣的半導(dǎo)體材料形成,其具有例如InxAlyGa^N(O彡x彡1,O彡y彡1,O彡x+y彡I)的式,并且可摻雜諸如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba這樣的p型摻雜物。同時(shí),可將中間層140形成在有源層130與第二半導(dǎo)體層150之間。中間層140可以是電子阻擋層,以防止從第一半導(dǎo)體層120注入有源層130的電子在施加大電流時(shí),在不在有源層130中進(jìn)行復(fù)合的情況下,流到第二半導(dǎo)體層150。中間層140可具有比有源層130大的帶隙,以防止從第一半導(dǎo)體層120注入的電子在不在有源層130中進(jìn)行復(fù)合的情況下,注入第二半導(dǎo)體層150,從而增加電子與空穴之間復(fù)合的可能性,并防止電流泄漏?!ね瑫r(shí),中間層140可具有比有源層130中包括的勢(shì)壘層大的帶隙。中間層140可由包括Al的例如P型AlGaN的半導(dǎo)體層形成;但是,本公開不限于此??赏ㄟ^(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)或?yàn)R射來(lái)形成第一半導(dǎo)體層120、有源層130、中間層140、和第二半導(dǎo)體層150 ;但是,本公開不限于此。此外,第一半導(dǎo)體層120和第二半導(dǎo)體層150中的導(dǎo)電摻雜物可具有均勻或不均勻的摻雜濃度。也就是說(shuō),可將多個(gè)半導(dǎo)體形成為具有不同的摻雜濃度;但是,本公開不限于此。此外,第一半導(dǎo)體層120可實(shí)施為P型半導(dǎo)體層,第二半導(dǎo)體層150可實(shí)施為η型半導(dǎo)體層,并且可在第二半導(dǎo)體層150上形成包括η型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層的第三半導(dǎo)體層(未示出)。結(jié)果,發(fā)光器件100可具有選自ηρ、ρη、ηρη和ρηρ結(jié)結(jié)構(gòu)的至少一種結(jié)構(gòu)。同時(shí),可將有源層130和第二半導(dǎo)體層150部分地去除,以暴露第一半導(dǎo)體層120的一部分,并且可在第一半導(dǎo)體層120的暴露部分上形成第一電極174。也就是說(shuō),第一半導(dǎo)體層120可具有朝向有源層130的上表面和朝向支撐構(gòu)件110的下表面。第一半導(dǎo)體層120的上表面可包括至少部分地暴露的部分,并且可在第一半導(dǎo)體層120的上表面將第一電極174設(shè)置在第一半導(dǎo)體層120的暴露部分上。同時(shí),可用預(yù)定的蝕刻方法暴露一部分第一半導(dǎo)體層120;但是,本公開不限于此??墒褂脻穹ㄎg刻或干法蝕刻作為蝕刻方法。此外,可在第二半導(dǎo)體層150上形成第二電極172。同時(shí),第一電極174 和第二電極 172 可由諸如 In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu、WTi 或它們的合金這樣的導(dǎo)電材料
形成,并且可形成為具有單層或多層結(jié)構(gòu);但是,本公開不限于此。圖2是圖I的區(qū)域A的放大截面圖。參照?qǐng)D2,發(fā)光器件100的有源層130可具有多量子阱結(jié)構(gòu)。因此,有源層130可包括第一至第三阱層Ql、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層B I、Β2和Β3。根據(jù)實(shí)施例,可將第一至第三阱層Ql、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層BI、Β2和B3交替堆疊,如圖2所示。在圖2中,將第一至第三阱層Q1、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層BI、B2和B3形成為使得第一至第三阱層Q1、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層B1、B2和B3交替堆疊;但是,本公開不限于此??筛淖冓鍖雍蛣?shì)壘層的數(shù)量,并且可任意布置阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層B1、B2和B3。此外,用于阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層B1、B2和B3的材料可具有不同的組成比,并且阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層BI、B2和B3可具有不同的帶隙和厚度。也就是說(shuō),用于阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層B1、B2和B3的材料的組成比以及阱層Ql、Q2和Q3以及勢(shì)壘層BI、B2和B3的帶隙和厚度不限于圖2所示。此外,根據(jù)實(shí)施例,鄰近第二半導(dǎo)體層150形成的第三勢(shì)壘層B3可具有厚度dl,且第二勢(shì)壘層B2可具有厚度d2。這里,dl可大于d2。同時(shí),鄰近第二半導(dǎo)體層150的勢(shì)壘層(例如第三勢(shì)壘層B3)可包括第一層131以及設(shè)置在第一層131與第二半導(dǎo)體層150之間的第二層132。
第一層131和第二層132可具有不同的生長(zhǎng)條件、厚度或組成;但是,本公開不限于此。例如,第二層132可具有比第一層131多、比每個(gè)阱層少的In含量。第一層的厚度為 4nm 至 6nm。同時(shí),第二層132可摻雜諸如Mg這樣的P型摻雜物。第二層的Mg濃度為1E19原子/立方厘米至5E19原子/立方厘米。因?yàn)榈诙?32摻雜有這樣的P型摻雜物,所以可提高空穴注入效率,并降低操作電壓。第二層132的厚度大于阱層Q1、Q2和Q3的厚度。同時(shí),第二層132可具有預(yù)定的厚度d3,以增加空穴捕獲可能性。例如,第二層132的厚度可為2nm至15nm。此外,可將第一層131和第二層132形成為具有不同的帶隙,下面參照?qǐng)D3對(duì)其進(jìn)行描述。圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的能帶圖的示意圖。參照?qǐng)D3,第三勢(shì)壘層B3的第一層131和第二層132可具有不同的帶隙。例如,可將第二層132的帶隙形成為具有車型結(jié)構(gòu)(cart structure),由于該車型結(jié)構(gòu),第二層132的帶隙小于第一層131的帶隙。此外,第二層132的帶隙可小于第一勢(shì)壘層BI和第二勢(shì)壘層B2每個(gè)的帶隙以及第三勢(shì)壘層B3的第一層131的帶隙,并且大于阱層Q1、Q2和Q3每個(gè)的帶隙。同時(shí),如果增加充當(dāng)發(fā)光層的阱層Ql、Q2和Q3的厚度,就能增加載流子捕獲可能性。但是,如果增加阱層Ql、Q2和Q3的厚度,那么由于壓電極化,量子阱結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重變形,結(jié)果是內(nèi)部量子效率下降,出現(xiàn)發(fā)光光譜的紅位移,從而劣化用于通過(guò)電子與空穴之間的復(fù)合而發(fā)光的發(fā)光器件電子和光學(xué)特性。同時(shí),阱層Ql、Q2和Q3可具有InxAlyGanyN(O彡X彡1,O彡y彡1,O彡x+y彡I)的式,而勢(shì)壘層BI、B2和B3可具有InaAlbGa1J(O彡a彡1,O彡b彡1,O彡a+b彡I)的式。阱層Q1、Q2和Q3可具有2nm至IOnm的厚度。勢(shì)壘層B1、B2和B3可具有2nm至IOnm
的厚度。在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100中,可將勢(shì)壘層B1、B2和B3每一個(gè)中未充當(dāng)發(fā)光層的一部分形成為具有小于勢(shì)壘層B1、B2和B3每一個(gè)中的其他部分的帶隙,并具有有助于捕獲載流子的車型結(jié)構(gòu)。結(jié)果,可提高載流子注入效率,而不在阱層Ql、Q2和Q3中產(chǎn)生較差的光譜和波帶曲線。因此,可提高載流子注入效率,增加空穴與電子之間復(fù)合的可能性,從而提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。同時(shí),空穴的遷移率比電子差。因此,與空穴相比,可能過(guò)度地注入電子(過(guò)度電子注入現(xiàn)象)。此外,電子會(huì)流到有源層130上方的第二半導(dǎo)體層150 (溢出現(xiàn)象)。在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100中,可將鄰近摻雜有P型摻雜物的第二半導(dǎo)體層150的第三勢(shì)壘層B3形成為具有車型結(jié)構(gòu),從而增加從第二半導(dǎo)體層150提供的載流子(例如,空穴)的捕獲可能性。因此,可增加電子與空穴之間復(fù)合的可能性,并且可防止溢出現(xiàn)象(其中,由于電子的過(guò)度注入,從第一半導(dǎo)體層120提供的電子流到第二半導(dǎo)體層150),從而提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。同時(shí),可將未摻雜的AlyGai_yN(0 < y ^ I) 141設(shè)置在有源層130與中間層140之間。可將未摻雜的AlyGai_yN(0 < y彡I) 141設(shè)置在有源層130與第二半導(dǎo)體層150之間。未摻雜的AlyGai_yN(0 < y彡I) 141的帶隙可大于第一帶隙。未摻雜的AlyGa^N (O < y ^ I) 141可減少有源層130與中間層140之間的晶格失配。 圖4是示出傳統(tǒng)發(fā)光器件與根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件之間發(fā)光強(qiáng)度的比較的示意圖。參照?qǐng)D4,根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件(A)包括配置為具有上述車型結(jié)構(gòu)的勢(shì)壘層,從而提高了空穴注入效率,增加了空穴與電子之間復(fù)合的可能性。因此,可以看到根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件(A)的發(fā)光強(qiáng)度大于傳統(tǒng)發(fā)光器件(B)的發(fā)光強(qiáng)度。圖5是示出傳統(tǒng)發(fā)光器件與根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件之間操作電壓的比較的示意圖。參照?qǐng)D5,根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件(A)包括配置為具有上述車型結(jié)構(gòu)的勢(shì)壘層,并且具有車型結(jié)構(gòu)的勢(shì)壘層摻雜了諸如Mg這樣的摻雜物。因此,可以看到根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件㈧的操作電壓低于傳統(tǒng)發(fā)光器件⑶的操作電壓。圖6是示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的能帶圖的示意圖,圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的中間層的透射電子顯微鏡(TEM)照片的示意圖。參照?qǐng)D6,根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100與根據(jù)圖3的實(shí)施例的發(fā)光器件的不同之處在于根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件100的中間層140的帶隙不同于根據(jù)圖3的實(shí)施例的發(fā)光器件的中間層140的帶隙。中間層140可包括P型摻雜P-AlxGapxN (O < x彡I)。例如,可將濃度大約是IO18至102°/立方厘米的Mg離子注入到中間層140中,以有效阻擋溢出電子,并提高空穴注入效率。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,可改變中間層140的Al組成。例如,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,從有源層130到第二半導(dǎo)體層150,中間層140的Al組成可以增加然后減少。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,從有源層130到第二半導(dǎo)體層150,中間層140的Al組成可以逐漸增加然后逐漸減少。根據(jù)實(shí)施例,可降低中間層140的初始Al組成比,以將中間層140與有源層之間晶格常數(shù)的差異最小化,從而緩和張力,并提高空穴注入效率。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,可降低鄰近第二半導(dǎo)體層150的最后的中間層140的Al組成比,以降低能帶級(jí),從而提高空穴注入效率。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,中間層140可具有特定厚度,并且可逐漸改變中間層140的Al組成比,從而提高電子阻擋效率和空穴注入效率。例如,中間層140可具有大約300 A到大約600 A的厚度,從而提高電子阻擋效率和空穴注入效率。此外,中間層140可以是圖6所示的體層(bulk layer),可在體層中設(shè)置具有不同Al組成的多個(gè)區(qū)域。 例如,中間層140可具有大約4個(gè)或大約5個(gè)梯級(jí),其中Al組成比在大約5%與大約30%之間變化;但是,本公開不限于此。例如,中間層140可具有第一區(qū)域140a、第二區(qū)域140b、第三區(qū)域140c、和第四區(qū)域140d,它們有不同的Al組成。第一區(qū)域140a的Al組成大約是10%,第二區(qū)域140b的Al組成大約是18 %,第三區(qū)域140c的Al組成大約是30 %,第四區(qū)域140d的Al組成大約是18% ;但是,本公開不限于此。第一區(qū)域140a可具有大約120nm的厚度,第一區(qū)域140b可具有大約150nm的厚度,第三區(qū)域140c可具有大約60nm的厚度,第四區(qū)域140d可具有大約120nm的厚度;但是,本公開不限于此。根據(jù)實(shí)施例,可降低中間層140的第一區(qū)域140a的Al組成比,以將中間層140的第一區(qū)域140a與有源層130之間晶格常數(shù)的差異最小化,從而緩和張力,并提高空穴注入效率。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,可降低鄰近第二半導(dǎo)體層150的最后的中間層140的第四區(qū)域140d的Al組成比,以降低能帶級(jí),從而提高空穴注入效率。在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,中間層140可以是圖6所示的體層。參照?qǐng)D7,當(dāng)增加Al組成比時(shí),可增加對(duì)比度。由TEM可清楚地看到,中間層140的Al組成被分級(jí)。根據(jù)實(shí)施例,中間層140是體層,從而與配置為具有超晶格結(jié)構(gòu)的電子阻擋層相t匕,縮短了處理時(shí)間,并因此提高了生產(chǎn)率。此外,根據(jù)實(shí)施例,改變中間層140的Al組成比的結(jié)果是改變了各個(gè)層的能帶隙,從而利用壓電場(chǎng)提高了電子阻擋效率。此外,根據(jù)實(shí)施例,改變作為體層的中間層140的Al組成比,從而緩和張力,并提
高空穴注入效率。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,中間層140摻雜有In的結(jié)果是將凹坑(pit)合并在P-AlxGa1J電子阻擋層(其在有源層之后生長(zhǎng))中,并且通過(guò)添加In可提高空穴注入效率。在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,可將未摻雜的AlyGai_yN(0 < y ^ I) 141設(shè)置在如圖2所示的有源層130與中間層140之間。例如,可在有源層130與中間層140之間形成大約60 A或更薄的未摻雜的AlyGa1^yN(O < y彡I),從而緩和張力,并提高空穴注入效率。此外,在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,可將第二半導(dǎo)體層150配置為具有其中增加了 Mg摻雜濃度的P凸塊結(jié)構(gòu),從而減少第二半導(dǎo)體層150與后面將形成的電極層之間的接觸電阻。
實(shí)施例可提供大功率發(fā)光器件、制造這種發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝、以及照明系統(tǒng)。此外,實(shí)施例可提供包括表現(xiàn)出極好的電子阻擋功能、以提高空穴注入效率的電子阻擋層的大功率發(fā)光器件;制造這種發(fā)光器件的方法;發(fā)光器件封裝;以及照明系統(tǒng)。圖8是示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件200的示意圖。參照?qǐng)D8,根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件200可包括支撐構(gòu)件210 ;發(fā)光結(jié)構(gòu)270,發(fā)光結(jié)構(gòu)270包括設(shè)置在支撐構(gòu)件210上的第一電極層220 ;第二半導(dǎo)體層230 ;有源層250 ;第一半導(dǎo)體層260 ;以及第二電極層282。支撐構(gòu)件210可由表現(xiàn)出高導(dǎo)熱性的材料或?qū)щ姴牧闲纬伞@?,支撐?gòu)件210可由金屬材料或?qū)щ娞沾尚纬???蓪⒅螛?gòu)件210形成為具有單層、雙層或多層。也就是說(shuō),支撐構(gòu)件210可由Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt、Cr或它們的合金形成?;蛘?,可通過(guò)堆疊兩個(gè)或更多不同的材料來(lái)形成支撐構(gòu)件210。此外,支撐構(gòu)件210可實(shí)施為諸如Si、Ge、GaAs, Zn。、SiC, SiGe、GaN或Ga2O3這樣的載體晶片。支撐構(gòu)件210可容易地散發(fā)發(fā)光器件200產(chǎn)生的熱,從而提高發(fā)光器件200的熱穩(wěn)定性。同時(shí),可在支撐構(gòu)件210上形成第一電極層220。第一電極層220可包括選自歐姆層(未不出)、反射層(未不出)和結(jié)合層(未不出)的至少一種。例如,第一電極層220可具有包括歐姆層、反射層和結(jié)合層的結(jié)構(gòu);包括歐姆層和反射層的堆疊結(jié)構(gòu);或者包括反射層(包括歐姆層)和結(jié)合層的結(jié)構(gòu);但是,本公開不限于此。例如,可將第一電極層220配置為具有這樣的結(jié)構(gòu),其中將反射層和歐姆層依次堆疊在電介質(zhì)層上??蓪⒎瓷鋵?未示出)設(shè)置在歐姆層(未示出)與結(jié)合層(未示出)之間。反射層(未示出)可由諸如Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf或它們的選擇性組合的,表現(xiàn)出強(qiáng)反射性的材料形成?;蛘撸蓪⒎瓷鋵?未示出)形成為具有包括上述金屬材料和諸如IZ0、IZT0、IAZ0、IGZ0、IGT0、AZ0以及ATO這樣的光透射導(dǎo)電材料的多層。此外,可將反射層(未示出)形成為具有由IZ0/Ni、AZ0/Ag、IZ0/Ag/Ni或AZO/Ag/Ni組成的堆疊結(jié)構(gòu)。此外,當(dāng)反射層(未示出)由與發(fā)光結(jié)構(gòu)270 (例如,第二半導(dǎo)體層230)形成歐姆接觸的材料形成時(shí),不一定附加地形成歐姆層(未示出);但是,本公開不限于此。歐姆層(未示出)可與發(fā)光結(jié)構(gòu)270的下表面形成歐姆接觸,并且可形成為具有多個(gè)層或多個(gè)圖案。歐姆層(未示出)可由可選擇性使用的光透射電極層以及金屬來(lái)形成。例如,歐姆層(未示出)可由選自銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、銦鋁鋅氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻錫氧化物(ΑΤ0)、鎵鋅氧化物(GZ0)、Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、Ni、Ag、Ni/Ir0x/Au 以及Ni/Ir0x/Au/IT0的至少一種材料形成,并且可形成為具有單層或多層。歐姆層(未示出)被設(shè)置為將載流子平滑地注入第二半導(dǎo)體層2301 ;但是,歐姆層(未示出)并非必需。此外,第一電極層220可包括結(jié)合層(未不出)。結(jié)合層(未不出)可由勢(shì)魚金屬或結(jié)合金屬形成。例如,結(jié)合層(未示出)可由選自Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag和Ta的至少一種材料形成;但是,本公開不限于此。發(fā)光結(jié)構(gòu)270可至少包括第二半導(dǎo)體層230、有源層250以及第一半導(dǎo)體層260??蓪⒂性磳?50設(shè)置在第二半導(dǎo)體層230與第一半導(dǎo)體層260之間??稍诘谝浑姌O層220上形成第二半導(dǎo)體層230。第二半導(dǎo)體層230可實(shí)施為摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層。P型半導(dǎo)體層可由具有InxAlyGa1^N(O彡x彡1,0彡y彡1,O 彡 x+y 彡 I)的式的,諸如 GaN、AIN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN 或 AlInN 這樣的半導(dǎo)體材料形成,并且可摻雜諸如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba這樣的p型摻雜物??稍诘诙雽?dǎo)體層230上形成有源層250。有源層250可由III-V族化合物半導(dǎo)體材料形成??蓪⒂性磳?50配置為具有單量子阱或多量子阱結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)或量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。如果將有源層250配置為具有量子阱結(jié)構(gòu),則有源層250可具有包括阱層和勢(shì)壘層的單量子阱或多量子阱層結(jié)構(gòu),其中,阱層具有InxAlyGa1^N (Ol,0^y^ I,
O^ x+y ^ I)的式,勢(shì)壘層具有InaAlbGa1J (O彡a彡1,O彡b彡1,O彡a+b彡I)的式。阱層可由帶隙小于勢(shì)壘層的材料形成??蓪?dǎo)電包覆層(未示出)形成在有源層250上和/或有源層250下。導(dǎo)電包覆 層(未示出)可由AlGaN半導(dǎo)體形成,并且可具有比有源層250大的帶隙。此外,如果將有源層250配置為具有多量子阱結(jié)構(gòu),則阱層(未示出)或勢(shì)壘壁(未示出)可具有不同的組成或不同的帶隙,下面參照?qǐng)D9和圖10對(duì)其進(jìn)行描述。同時(shí),可將中間層240形成在有源層250與第二半導(dǎo)體層230之間。中間層240可以是電子阻擋層,以防止從第一半導(dǎo)體層260注入有源層250的電子當(dāng)施加大電流時(shí),在不在有源層250中進(jìn)行復(fù)合的情況下,流到第二半導(dǎo)體層230。中間層240可具有比有源層250大的帶隙,以防止從第一半導(dǎo)體層260注入的電子在不在有源層250中進(jìn)行復(fù)合的情況下,注入第二半導(dǎo)體層230從而增加有源層250中電子與空穴之間復(fù)合的可能性,并防止電流泄漏。同時(shí),中間層240可具有比有源層250中包括的勢(shì)壘層大的帶隙。中間層240可由例如P型AlGaN的包括Al的半導(dǎo)體層形成;但是,本公開不限于此??稍谟性磳?50上形成第一半導(dǎo)體層260。第一半導(dǎo)體層260可實(shí)施為η型半導(dǎo)體層。η型半導(dǎo)體層可由具有例如InxAlyGa1^yN (Ox+y彡I))的式的諸如GaN、AlN、AlGaN、InGaN, InN, InAlGaN或AIInN這樣的半導(dǎo)體材料形成,并且可摻雜諸如Si、Ge、Sn、Se或Te這樣的η型摻雜物??稍诘谝话雽?dǎo)體層260上形成第二電極層282,因此第二電極層282電連接第一半導(dǎo)體層260。第二電極層282可包括至少一個(gè)焊盤和/或具有預(yù)定圖案的電極。可在第一半導(dǎo)體層260的上表面將第二電極層282設(shè)置在第一半導(dǎo)體層260的中央?yún)^(qū)域、外側(cè)區(qū)域或角部區(qū)域;但是,本公開不限于此??蓪⒌诙姌O層282設(shè)置在除了第一半導(dǎo)體層260上表面之外的第一半導(dǎo)體層260的另一區(qū)域;但是,本公開不限于此。第二電極層282 可由諸如 In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu、WTi或它們的合金這樣的導(dǎo)電材料形成,并且可形成為具有單層或多層。同時(shí),發(fā)光結(jié)構(gòu)270可包括第三半導(dǎo)體層(未示出),在第三半導(dǎo)體層(未示出)具有與第一半導(dǎo)體層260相反的極性的狀態(tài)下,將第三半導(dǎo)體層(未示出)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層260上。此外,第二半導(dǎo)體層230可實(shí)施為η型半導(dǎo)體層,且第一半導(dǎo)體層260可實(shí)施為P型半導(dǎo)體層。結(jié)果,發(fā)光結(jié)構(gòu)270可具有選自N-P、P-N、N-P-N和P-N-P結(jié)結(jié)構(gòu)的至少一種結(jié)構(gòu)。
可在發(fā)光結(jié)構(gòu)270的上部形成光提取結(jié)構(gòu)284??稍诘谝话雽?dǎo)體層260的上表面形成光提取結(jié)構(gòu)284,或者可在形成于發(fā)光結(jié)構(gòu)270上部的光透射電極層(未示出)的上部形成光提取結(jié)構(gòu)284 ;但是,本公開不限于此??稍诘谝话雽?dǎo)體層260或光透射電極層(未不出)的上表面處部分地或完全地形成光提取結(jié)構(gòu)284。可通過(guò)蝕刻至少在第一半導(dǎo)體層260或光透射電極層(未示出)的一部分上表面處形成光提取結(jié)構(gòu)284 ;但是,本公開不限于此??墒褂脻穹ㄎg刻和/或干法蝕刻作為蝕刻工藝。作為蝕刻的結(jié)果,可在光透射電極層(未示出)的上表面或者在第一半導(dǎo)體層260的上表面處設(shè)置形成光提取結(jié)構(gòu)284的粗糙部分??梢岳秒S機(jī)尺寸不規(guī)則地形成粗糙部分;但是,本公開不限于此。粗糙部分可包括選自紋理圖案、不規(guī)則圖案和不平坦圖案中的至少一種圖案。在側(cè)截面中,可以以諸如圓柱、多邊柱、圓錐、多邊錐、平頭(truncated)圓錐以及 平頭多邊錐的各種形狀形成粗糙部分。同時(shí),可通過(guò)光電化學(xué)蝕刻(PEC)形成光提取結(jié)構(gòu)284 ;但是,本公開不限于此。因?yàn)樵诠馔干潆姌O層(未不出)或第一半導(dǎo)體層260的上表面處形成光提取結(jié)構(gòu)284,所以可防止從有源層250發(fā)出的光被光透射電極層(未不出)或第一半導(dǎo)體層260的上表面全部反射,以及被重吸收或者散射,從而有助于提高發(fā)光器件200的出光效率??稍诎l(fā)光結(jié)構(gòu)270的上表面的側(cè)表面處形成鈍化層(未不出)。鈍化層(未不出)可由絕緣材料形成。圖9是圖8的區(qū)域B的放大截面圖。參照?qǐng)D9,發(fā)光器件200的有源層250可具有多量子阱結(jié)構(gòu)。因此,有源層250可包括第一至第三阱層Ql、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層B1、B2和B3。根據(jù)實(shí)施例,可將第一至第三阱層Ql、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層BI、B2和B3交替堆疊,如圖9所示。在圖9中,將第一至第三阱層Ql、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層BI、B2和B3形成為使得第一至第三阱層Q1、Q2和Q3以及第一至第三勢(shì)壘層B1、B2和B3交替堆疊;但是,本公開不限于此??筛淖冓鍖雍蛣?shì)壘層的數(shù)量,并且可任意布置阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層B1、B2和B3。此外,用于阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層B1、B2和B3的材料可具有不同的組成比,并且阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層BI、B2和B3可具有不同的帶隙和厚度。也就是說(shuō),用于阱層Q1、Q2和Q3以及勢(shì)壘層B1、B2和B3的材料的組成比以及阱層Ql、Q2和Q3以及勢(shì)壘層BI、B2和B3的帶隙和厚度不限于圖9所示。此外,根據(jù)實(shí)施例,鄰近摻雜有P型摻雜物的第二半導(dǎo)體層230形成的第三勢(shì)壘層B3可具有厚度dl,且第一勢(shì)壘層BI和第二勢(shì)壘層B2可具有厚度d2。這里,dl可大于d2。同時(shí),第三勢(shì)壘層B3可包括第一層251以及設(shè)置在第一層251與中間層240之間的第二層252。第一層251和第二層252可具有不同的生長(zhǎng)條件、厚度或組成;但是,本公開不限于此。例如,第二層252可具有比第一層251多、比每個(gè)阱層少的In含量。同時(shí),第二層252可摻雜諸如Mg這樣的p型摻雜物。因?yàn)榈诙?52摻雜有這樣的P型摻雜物,所以可提高空穴注入效率,并降低操作電壓。同時(shí),第二層252可具有預(yù)定厚度d3,以增加空穴捕獲可能性。例如,第二層252的厚度可為2nm至15nm。此外,可將第一層251和第二層252形成為具有不同的帶隙,下面參照?qǐng)D10對(duì)其進(jìn)行描述。圖10是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件的能帶圖的示意圖。參照?qǐng)D10,第三勢(shì)壘層B3的第一層251和第二層252可具有不同的帶隙。例如,可將第二層252的帶隙形成為具有車型結(jié)構(gòu),由于車型結(jié)構(gòu),第二層252的帶隙小于第一層251的帶隙。此外,第二層252的帶隙可小于第一勢(shì)壘層B I和第二勢(shì)壘層B2每個(gè)的帶隙以及第三勢(shì)壘層B3的第一層251的帶隙,并大于阱層Ql、Q2和Q3每個(gè)的帶隙。同時(shí),如果增加充當(dāng)發(fā)光層的阱層Ql、Q2和Q3的厚度,就能增加了載流子捕獲可能性。但是,如果增加阱層Ql、Q2和Q3的厚度,那么由于壓電極化,量子阱結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重變形,結(jié)果是內(nèi)部量子效率下降,出現(xiàn)發(fā)光光譜的紅位移,從而劣化了用于通過(guò)電子與空穴之間的復(fù)合而發(fā)光的發(fā)光器件的電子和光學(xué)特性。 在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件中,可將勢(shì)壘層B1、B2和B3每一個(gè)的未充當(dāng)發(fā)光層的一部分形成為具有小于勢(shì)壘層B1、B2和B3每一個(gè)的其他部分的帶隙,并具有有助于捕獲載流子的車型結(jié)構(gòu)。結(jié)果,可提高載流子注入效率,而不在阱層Ql、Q2和Q3中產(chǎn)生較差的光譜和波帶曲線。因此,可提高載流子注入效率,增加空穴與電子之間復(fù)合的可能性,從而提高發(fā)光器件的發(fā)光效率。同時(shí),空穴的遷移率比電子差。因此,與空穴相比,可以過(guò)度地注入電子(過(guò)度電子注入現(xiàn)象)。此外,電子會(huì)流到有源層240上方的第一半導(dǎo)體層260 (溢出現(xiàn)象)。此外,可將鄰近摻雜有P型摻雜物的第二半導(dǎo)體層230的第三勢(shì)壘層B3形成為具有車型結(jié)構(gòu),從而增加從第二半導(dǎo)體層230提供的載流子(例如空穴)的捕獲可能性。因此,可增加電子與空穴之間復(fù)合的可能性,防止溢出現(xiàn)象(在其中,由于電子的過(guò)度注入,從第二半導(dǎo)體層230提供的電子流到第一半導(dǎo)體層260),從而提高發(fā)光器件100的發(fā)光效率。圖11至圖13是示出根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝500的透視圖和截面圖。參照?qǐng)D11至圖13,發(fā)光器件封裝500包括具有腔520的封裝體510、安裝在封裝體510上的第一引線框540和第二引線框550、與第一引線框540和第二引線框550電連接的發(fā)光器件530、以及填充在腔520中覆蓋發(fā)光器件530的包封材料(未示出)。封裝體510可由選自諸如聚鄰苯二甲酰胺(PPA)的樹脂材料、硅(Si)、鋁(Al)、氮化鋁(AlN)、液晶聚合物、光敏玻璃(PSG)、聚酰胺9T(PA9T)、間規(guī)聚苯乙烯(SPS)、金屬材料、藍(lán)寶石(Al2O3)、氧化鈹(BeO)以及印刷電路板(PCB)中的至少一種而形成??赏ㄟ^(guò)注射成型或蝕刻來(lái)形成封裝體510 ;但是,本公開不限于此。在封裝體510的內(nèi)表面可形成傾斜面。從發(fā)光器件530發(fā)出的光的反射角可基于傾斜面的傾斜角而變化,從而調(diào)節(jié)向外發(fā)出的光的觀察角。如果光的觀察角減小,則從發(fā)光器件530發(fā)出的光的聚集度增加。另一方面,如果光的觀察角增加,則從發(fā)光器件530發(fā)出的光的聚集度減小。同時(shí),當(dāng)從上面觀察時(shí),在封裝體510中形成的腔520可形成為圓形、四邊形、多邊形或橢圓形,并且,特別地,可將腔520的邊緣形成為曲線;但是,本公開不限于此??蓪l(fā)光器件530安裝在第一引線框540上。例如,發(fā)光器件530可以是發(fā)出紅、綠、藍(lán)或白光的發(fā)光器件或者發(fā)出紫外(UV)光的UV光發(fā)射裝置;但是,本公開不限于此。此外,可將多個(gè)發(fā)光器件530安裝在第一引線框540上。此外,發(fā)光器件530可以是水平式發(fā)光器件(在其中,在發(fā)光器件530的上表面形成電端子)、垂直式發(fā)光器件(在其中,分別在發(fā)光器件的上表面和下表面形成電端子)、或者倒裝芯片式發(fā)光器件。同時(shí),在根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝500中,發(fā)光器件530可具有從其側(cè)面延伸的電極(未示出),因此降低操作電壓并提高發(fā)光效率,從而提高發(fā)光器件封裝500的發(fā)光強(qiáng) 度??蓪獠牧?未示出)填充在腔520中,從而覆蓋發(fā)光器件530。包封材料(未示出)可由諸如硅樹脂或環(huán)氧樹脂這樣的樹脂材料形成??蓪渲牧咸畛湓谇?20中,并且可通過(guò)UV固化或熱固化,以形成包封材料(未示出)。此外,包封材料(未不出)可包括突光物質(zhì)。可基于從發(fā)光器件530發(fā)出的光的波長(zhǎng)來(lái)選擇熒光物質(zhì)的種類,使得發(fā)光器件封裝500發(fā)出白光?;趶陌l(fā)光器件530發(fā)出的光的波長(zhǎng),突光物質(zhì)可以是選自發(fā)藍(lán)光的突光物質(zhì)、發(fā)藍(lán)綠光的熒光物質(zhì)、發(fā)綠光的熒光物質(zhì)、發(fā)黃綠光的熒光物質(zhì)、發(fā)黃光的熒光物質(zhì)、發(fā)黃紅光的熒光物質(zhì)、發(fā)橙光的熒光物質(zhì)以及發(fā)紅光的熒光物質(zhì)中的一種。也就是說(shuō),可通過(guò)從發(fā)光器件530發(fā)出的第一光來(lái)激勵(lì)突光物質(zhì),以產(chǎn)生第二光。例如,如果發(fā)光器件530是藍(lán)光發(fā)光二極管,且熒光物質(zhì)是黃熒光物質(zhì),那么可通過(guò)藍(lán)光來(lái)激勵(lì)黃熒光物質(zhì),以發(fā)出黃光,并且可將藍(lán)光發(fā)光二極管產(chǎn)生的藍(lán)光與通過(guò)藍(lán)光激勵(lì)的黃光混合。結(jié)果,發(fā)光器件封裝500發(fā)出白光。通過(guò)類似的方式,如果發(fā)光器件530是綠光發(fā)光二極管,則可將洋紅熒光物質(zhì)或藍(lán)和紅熒光物質(zhì)混合。此外,如果發(fā)光器件530是紅光發(fā)光二極管,則可將青熒光物質(zhì)或藍(lán)和綠熒光物質(zhì)混合。熒光物質(zhì)可以是諸如YAG熒光物質(zhì)、TAG熒光物質(zhì)、硫化物熒光物質(zhì)、硅酸鹽突光物質(zhì)、招酸鹽突光物質(zhì)、氮化物突光物質(zhì)、碳化物突光物質(zhì)、次氮基娃酸鹽(nitridosilicate)熒光物質(zhì)、硼酸鹽熒光物質(zhì)、氟化物熒光物質(zhì)、磷酸鹽熒光物質(zhì)這樣的公知熒光物質(zhì)。第一引線框540和第二引線框550可由選自鈦(Ti)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、鉬(Pt)、錫(Sn)、銀(Ag)、磷(P)、鋁(Al)、銦(In)、鈀(Pd)、鈷(Co)、硅(Si)、鍺(Ge)、鉿(Hf)、釕(Ru)和鐵(Fe)或它們的合金中的至少一種形成。此外,第一引線框540和第二引線框550可具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu);但是,本公開不限于此。第一引線框540和第二引線框550相互間隔開,因此它們相互電絕緣。可將發(fā)光器件530安裝在第一引線框540和第二引線框550上。第一引線框540和第二引線框550可直接接觸發(fā)光器件530,或者可經(jīng)由諸如焊接構(gòu)件(未示出)這樣的導(dǎo)電材料與發(fā)光器件530電連接。此外,可通過(guò)引線結(jié)合將發(fā)光器件530與第一引線框540和第二引線框550電連接;但是,本公開不限于此。電力被提供給第一引線框540和第二引線框550,因此,電力可施加到發(fā)光器件530。另一方面,可將多個(gè)引線框(未示出)安裝在封裝體510中,并且可將各個(gè)引線框(未示出)與發(fā)光器件530電連接;但是,本公開不限于此。同時(shí),參照?qǐng)D13,根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝500可進(jìn)一步包括光學(xué)片580。光學(xué)片380可包括基底582和棱鏡圖案584。基底582是用于形成棱鏡圖案584的支撐構(gòu)件?;?82可由表現(xiàn)出高熱穩(wěn)定性的透明材料形成。例如,基底582可由選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和多聚環(huán)氧化合物(polyepoxy)組成的組中的任何一種來(lái)形成;但是,本公開不限于此。此外,基底582可包括熒光物質(zhì)(未示出)。例如,可將熒光物質(zhì)(未示出)均勻分布在用于基底582的材料中,并將混合物固化,以形成基底582。當(dāng)如上所述形成基底582時(shí),可將突光物質(zhì)(未不出)均勻分布在基底582中。同時(shí),可在基底582上形成三維棱鏡圖案584,以折射和聚集光。用于棱鏡圖案584的材料可以是丙烯酸樹脂;但是,本公開不限于此。棱鏡圖案584可包括多個(gè)線性棱鏡,多個(gè)線性棱鏡平行布置為如下的狀態(tài),在其中,在一個(gè)方向上,線性棱鏡在基底582的一個(gè)表面上彼此鄰近。可將線性棱鏡的每個(gè)配置 為在其軸線方向上為三角形的垂直截面形狀。棱鏡圖案584聚集光。光學(xué)片580附接在圖13的發(fā)光器件封裝500上,因此,可提高光的發(fā)光強(qiáng)度,從而提高發(fā)光器件封裝500的發(fā)光強(qiáng)度。同時(shí),棱鏡圖案584可包括突光物質(zhì)(未不出)??稍诤驖{的分布狀態(tài)下,將熒光物質(zhì)(未示出)與用于棱鏡圖案584的材料(例如,丙烯酸樹脂)混合,并且用這種糊或漿形成棱鏡圖案584。因此,可將熒光物質(zhì)(未示出)均勻分布在棱鏡圖案584中。在如上所述將熒光物質(zhì)(未示出)包括在棱鏡圖案584中的情況下,可提高發(fā)光器件封裝500的光均勻性和分布,并且,此外,基于棱鏡圖案584的光聚集度和熒光物質(zhì)(未示出)的光色散,可改善發(fā)光器件封裝500的觀察角。可將根據(jù)實(shí)施例的多個(gè)發(fā)光器件封裝500布置在板上。可將諸如導(dǎo)光板、棱鏡片、或擴(kuò)散片這樣的光學(xué)構(gòu)件設(shè)置在每個(gè)發(fā)光器件封裝500的光路上。發(fā)光器件封裝、板以及光學(xué)構(gòu)件可充當(dāng)光單元。在其他實(shí)施例中,可實(shí)現(xiàn)包括根據(jù)前述實(shí)施例之一的發(fā)光器件或發(fā)光器件封裝的顯示設(shè)備、指示設(shè)備和照明系統(tǒng)。例如,照明系統(tǒng)可包括燈和街燈。圖14是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件封裝的照明設(shè)備600的透視圖,圖15是沿著圖14的線C-C’的截面圖。參照?qǐng)D14和圖15,照明設(shè)備600可包括設(shè)備體610、緊固于設(shè)備體610的蓋體630、以及設(shè)置在設(shè)備體610的相對(duì)端的密閉式燈頭(closingcap)650。發(fā)光器件模塊640被緊固于設(shè)備體610的下表面。設(shè)備體610可由表現(xiàn)出高導(dǎo)電性和散熱性的金屬材料形成,以通過(guò)設(shè)備體610的上表面將發(fā)光器件封裝644產(chǎn)生的熱向外排出。在印刷電路板(PCB) 642上可將若干彩光發(fā)光器件封裝644安裝為若干行,以構(gòu)成陣列。根據(jù)需要以相同的間隔或不同的間隔將發(fā)光器件封裝644安裝在PCB 642上,從而調(diào)節(jié)照明設(shè)備600的亮度??墒褂媒饘傩綪CB (MPPCB)或者由FR4材料形成的PCB作為PCB642。特別地,每個(gè)發(fā)光器件封裝644可包括發(fā)光器件(未示出)。在實(shí)施例中,發(fā)光器件(未示出)可具有從發(fā)光器件(未示出)側(cè)面延伸的電極(未示出),因此降低操作電壓并提高發(fā)光效率,從而提高發(fā)光器件封裝644的發(fā)光強(qiáng)度,因此提高照明設(shè)備600的發(fā)光強(qiáng)度??蓪⑸w體630形成為圓形,以包圍設(shè)備體610的下表面;但是,本公開不限于此。蓋體630保護(hù)發(fā)光器件模塊640不受外部雜質(zhì)影響。此外,蓋體630可包括擴(kuò)散顆粒,以防止炫目,并均勻地向外發(fā)射光。此外,可在蓋體630的內(nèi)表面和/或外表面形成棱鏡圖案。此外,可在蓋體630的內(nèi)表面和/或外表面涂上熒光物質(zhì)。同時(shí),發(fā)光器件封裝644產(chǎn)生的光通過(guò)蓋體630向外發(fā)射。因此,蓋體630必須表現(xiàn)出高光透射性,以及足以承受發(fā)光器件封裝644產(chǎn)生的熱的熱阻。蓋體630可由包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的材料形成??蓪⒚荛]式燈頭650設(shè)置在設(shè)備體610的相對(duì)端,以覆蓋電源單元(未示出)。同 樣,可在每個(gè)密閉式燈頭650形成電源插頭652。因此,可將根據(jù)實(shí)施例的照明設(shè)備600直接與端子相連接(由此去除現(xiàn)有的熒光燈),而不要使用附加連接件。圖16是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的液晶顯示設(shè)備700的分解透視圖。參照?qǐng)D16,液晶顯示設(shè)備700可包括液晶顯示面板710以及向液晶顯示面板710提供光的邊緣光式背光單兀770。液晶顯示面板710利用背光單元770發(fā)出的光來(lái)顯示圖像。液晶顯示面板710可包括濾色器基板712和薄膜晶體管基板714,在將液晶設(shè)置在濾色器基板712與薄膜晶體管基板714之間的狀態(tài)下,濾色器基板712和薄膜晶體管基板714被設(shè)置為彼此相對(duì)。濾色器基板712可實(shí)現(xiàn)通過(guò)液晶顯示面板710顯示的圖像的顏色。經(jīng)由驅(qū)動(dòng)膜717,薄膜晶體管基板714與在其上安裝多個(gè)電路部分的印刷電路板718電連接。響應(yīng)于通過(guò)印刷電路板718提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào),薄膜晶體管基板714可將從印刷電路板718提供的驅(qū)動(dòng)電壓施加到液晶。薄膜晶體管基板714可包括薄膜晶體管以及在另一透明基板(例如玻璃或塑料)上形成的像素電極。背光單元770包括發(fā)光器件模塊720,用于發(fā)光;導(dǎo)光板730,用于將發(fā)光器件模塊720發(fā)出的光改變?yōu)楸砻姘l(fā)射光,并將表面發(fā)射光提供給液晶顯示面板710 ;多個(gè)膜752、766和764,用于將導(dǎo)光板730提供的光的亮度分布均勻化,從而提高光的垂直入射;以及反射片747,用于將發(fā)射到導(dǎo)光板730后面的光反射到導(dǎo)光板730。發(fā)光器件模塊720可包括多個(gè)發(fā)光器件封裝724以及將發(fā)光器件封裝724安裝在其上以構(gòu)成陣列的PCB 722。特別地,每個(gè)發(fā)光器件封裝724可包括發(fā)光器件(未示出)。在實(shí)施例中,發(fā)光器件(未示出)可具有從發(fā)光器件(未示出)側(cè)面延伸的電極(未示出),因此降低操作電壓并提聞發(fā)光效率,從而提聞發(fā)光器件封裝724的發(fā)光強(qiáng)度,因此提聞背光單兀770的發(fā)光強(qiáng)度。同時(shí),背光單兀770可進(jìn)一步包括擴(kuò)散膜766,用于將導(dǎo)光板730發(fā)出的光向液晶顯示面板710擴(kuò)散;以及棱鏡膜752,用于聚集擴(kuò)散的光,從而提高光的垂直入射。此外,背光單元770可進(jìn)一步包括用于保護(hù)棱鏡膜752的保護(hù)膜764。圖17是示出包括根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的液晶顯示設(shè)備800的分解透視圖。但是,不詳細(xì)描述圖16所示的部件以及參照?qǐng)D16所述的部件。
參照?qǐng)D17,液晶顯示設(shè)備800可包括液晶顯示面板810以及向液晶顯示面板810提供光的直接式背光單元870。液晶顯示面板810與圖16的液晶顯示面板710相同,因此不給出其詳細(xì)描述。背光單兀870可包括多個(gè)發(fā)光器件模塊823、反射片824、其中設(shè)置發(fā)光器件模塊823和反射片824的下底架830、設(shè)置在發(fā)光器件模塊823上面的擴(kuò)散板840、以及多個(gè)光學(xué)膜 860。每個(gè)發(fā)光器件模塊823可包括在其上安裝多個(gè)發(fā)光器件封裝822以構(gòu)成陣列的PCB 821。特別地,每個(gè)發(fā)光器件封裝822可包括發(fā)光器件(未示出)。在實(shí)施例中,發(fā)光器件(未示出)可具有從發(fā)光器件(未示出)側(cè)面延伸的電極(未示出),因此降低操作電壓并提聞發(fā)光效率,從而提聞發(fā)光器件封裝822的發(fā)光強(qiáng)度,因此提聞背光單兀870的發(fā)光強(qiáng) 度。反射片824將發(fā)光器件封裝822發(fā)出的光向液晶顯示面板810反射,從而提高發(fā)光效率。同時(shí),從發(fā)光器件模塊823發(fā)出的光入射到擴(kuò)散板840。將光學(xué)膜860設(shè)置在擴(kuò)散板840上面。光學(xué)膜860可包括擴(kuò)散膜866、棱鏡膜850、以及保護(hù)膜864。根據(jù)以上描述顯而易見的是,根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件具有提高有源層的空穴注入效率的效果,因此提高發(fā)光效率。結(jié)合實(shí)施例描述的特別特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本公開的至少一個(gè)實(shí)施例中,并且其不一定包括在所有實(shí)施例中。進(jìn)而,可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞綄⒈竟_的任何特定實(shí)施例的特別特征、結(jié)構(gòu)或特性與一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例組合,或者通過(guò)實(shí)施例所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行改變。因此,應(yīng)當(dāng)理解,與這樣的組合或改變相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容落入本公開的精神和范圍。雖然參照大量說(shuō)明性實(shí)施例描述了實(shí)施例,但是應(yīng)當(dāng)理解,本領(lǐng)域技術(shù)人員可構(gòu)思落入實(shí)施例本質(zhì)方面的各種其他修改和應(yīng)用。更特別地,對(duì)于實(shí)施例的具體組成元件可以有各種變化和修改。此外,應(yīng)當(dāng)理解,與變化和修改相關(guān)的差異落入所附權(quán)利要求書中限定的本公開的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件,所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;以及設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層,其中 所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層, 所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層, 所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層, 鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層, 所述第一層具有第一帶隙, 所述第二層具有第二帶隙, 所述第二帶隙小于所述第一帶隙,以及 所述第二層摻雜有P型摻雜物。
2.一種包括發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件,所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層;以及設(shè)置在所述有源層與中間層之間的未摻雜的AlyGa1J (O <γ ( I),其中 所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層, 所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層, 所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層, 鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層, 所述第一層具有第一帶隙, 所述第二層具有第二帶隙, 所述第二帶隙小于所述第一帶隙, 所述第二層摻雜有P型摻雜物。
3.一種包括發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件,所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;以及設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層,其中 所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層, 所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層, 所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層, 鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層, 所述第一層具有第一帶隙, 所述第二層具有第二帶隙, 所述第二帶隙小于所述第一帶隙, 所述第二層摻雜有P型摻雜物, 所述發(fā)光器件進(jìn)一步包括設(shè)置在所述有源層與所述第二半導(dǎo)體層之間的中間層, 所述中間層包括P型摻雜的P-AlxGahN(O < x彡I), 所述中間層是體層,以及 所述中間層的Al組成是變化的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,每個(gè)阱層具有第三帶隙,且所述第二帶隙大于所述第三帶隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述第二層具有2nm至15nm的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光器件,其中,所述中間層具有大于所述阱層的帶隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,從所述有源層到所述第二半導(dǎo)體層,所述中間層的Al組成增加然后減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,從所述有源層到所述第二半導(dǎo)體層,所述中間層的Al組成逐漸增加然后逐漸減少。
9.根據(jù)權(quán)利要求3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述中間層摻雜有In。
10.根據(jù)權(quán)利要求3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述中間層具有300A到600 A的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述中間層具有在5%與30%之間變化的Al組成比。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述第一層和所述第二層包括In,并且所述第二層具有大于所述第一層的In含量。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)光器件,其中,所述未摻雜的AlyGai_yN(0< y彡I)的帶隙大于所述第一帶隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述第一層具有4nm至6nm的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,其中,所述第二層摻雜有Mg(鎂),并具有1E19原子/立方厘米至5E19原子/立方厘米的Mg濃度。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,進(jìn)一步包括 支撐襯底,所述支撐襯底設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層之下; 第一電極,所述第一電極設(shè)置在所述支撐襯底與所述第二半導(dǎo)體層之間;以及 第二電極,所述第二電極設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層上。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至3、6中的任一項(xiàng)的發(fā)光器件,進(jìn)一步包括 第二電極,所述第二電極設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層上; 支撐襯底,所述支撐襯底設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層之下; 所述第二半導(dǎo)體層和所述有源層被部分地去除,以暴露所述第一半導(dǎo)體層的上表面的一部分;以及 第一電極,所述第一電極設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層的上表面的暴露部分上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的發(fā)光器件,進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層上的不平坦部分,所述不平坦部分包括預(yù)定的粗糙部分。
19.一種包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝, 其中,所述發(fā)光器件包括 發(fā)光結(jié)構(gòu),所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;以及設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層,其中 所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層, 所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層,所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層, 鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層, 所述第一層具有第一帶隙, 所述第二層具有第二帶隙, 所述第二帶隙小于所述第一帶隙,以及 所述第二層摻雜有P型摻雜物。
20.一種包括發(fā)光器件的照明設(shè)備, 其中,所述發(fā)光器件包括 發(fā)光結(jié)構(gòu),所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;以及設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層,其中 所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層, 所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層, 所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層, 鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層, 所述第一層具有第一帶隙, 所述第二層具有第二帶隙, 所述第二帶隙小于所述第一帶隙,以及 所述第二層摻雜有P型摻雜物。
21.一種包括發(fā)光器件的背光單元, 其中,所述發(fā)光器件包括 發(fā)光結(jié)構(gòu),所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層;第二半導(dǎo)體層;以及設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層,其中 所述第一半導(dǎo)體層是摻雜有N型摻雜物的N型半導(dǎo)體層, 所述第二半導(dǎo)體層是摻雜有P型摻雜物的P型半導(dǎo)體層, 所述有源層包括至少一對(duì)交替堆疊的阱層和勢(shì)壘層, 鄰近所述第二半導(dǎo)體層的勢(shì)壘層中的一個(gè)包括第一層和設(shè)置在所述第一層與所述第二半導(dǎo)體層之間的第二層, 所述第一層具有第一帶隙, 所述第二層具有第二帶隙, 所述第二帶隙小于所述第一帶隙,以及 所述第二層摻雜有P型摻雜物。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)光器件。在發(fā)光器件中,有源層的勢(shì)壘層的結(jié)構(gòu)被改變,并且中間層的帶隙能量變化,從而提高有源層的空穴注入效率,并因此提高發(fā)光效率。
文檔編號(hào)F21S2/00GK102903806SQ20121005802
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者羅鐘浩, 洪訓(xùn)技, 李玄基 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司