專利名稱：Ⅲ族氮化物白光發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件和制備方法，特別涉及白光發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)被廣泛地應(yīng)用于光學(xué)顯示器、交通燈、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)、通信和一^l殳的應(yīng)用。白光發(fā)光二極管目前的應(yīng)用包括機(jī)動(dòng)車輛 的儀表板和液晶顯示器(LCD)的背后照明。因?yàn)長(zhǎng)ED更小、具有更 高的效率并且壽命相當(dāng)于傳統(tǒng)燈泡的大約50倍，所以對(duì)于白光發(fā)光二 極管而言， 一個(gè)重要的目的是提高發(fā)光度水平，從而替代白熾燈。
通常根據(jù)兩種方法制備傳統(tǒng)的白光發(fā)光二極管。在一種方法中， 在單個(gè)LED本體中裝入三個(gè)分離的LED芯片，其中紅光芯片、藍(lán)綠 光芯片和藍(lán)光芯片所發(fā)出的光相結(jié)合，以產(chǎn)生白光。
生產(chǎn)白光發(fā)光二極管的另 一種廣為使用的方法需要使用涂有熒光 物質(zhì)或有機(jī)染料的單個(gè)高亮的藍(lán)光發(fā)光二極管芯片或基于GaN的紫 外LED芯片。然而，熒光材料的使用帶來了可靠性的問題和來自于藍(lán) 光光子轉(zhuǎn)化為黃光光子的能量損失。而且，為了提供LED的顏色特性 和質(zhì)量的生產(chǎn)一致性，封裝步驟變得至關(guān)重要。
C/^w等人已對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)白光發(fā)光二極管的方法進(jìn)行了研究(第 6,163,038號(hào)美國(guó)專利)。該專利描述了一種白光發(fā)光二極管和一種制 備該白光發(fā)光二極管的方法，該白光發(fā)光二極管可通過占有至少兩個(gè) LED結(jié)構(gòu)內(nèi)的能帶隙自身發(fā)射出白光。然而，該項(xiàng)技術(shù)只利用了多量 子阱(MQW)以獲得白色發(fā)射光。CAw等人只提及了通過調(diào)整生長(zhǎng) 參凄t來生長(zhǎng)發(fā)出不同顏色光的MQW,而沒有詳細(xì)說明如4可實(shí)現(xiàn)。C/zew 等人沒能生產(chǎn)出發(fā)射覆蓋所有可見光譜區(qū)的光的MQW。也就是說， CAew等人僅利用了單個(gè)LED芯片，從而產(chǎn)生處于光譜的多個(gè)峰位的 光，這些光然后被組合。因此，必須利用特定波長(zhǎng)的光(如370-500nm) 作為基準(zhǔn)。
用于生產(chǎn)增強(qiáng)的LED的相關(guān)技術(shù)已被C/ma等人提出(第 6,645,885號(hào)美國(guó)專利)，其涉及形成通過金屬有機(jī)氣相外延生長(zhǎng)的氮 化銦(InN)量子點(diǎn)和氮化銦鎵(InGaN)量子點(diǎn)。該專利描述了嵌入 在單重和多重InxGabxN/InyGa!-yN量子阱(QW)中的氮化錮(InN ) 量子點(diǎn)和富銦的氮化銦鎵(InGaN)量子點(diǎn)，所述量子阱是在MOCVD 生長(zhǎng)過程中通過利用作為反表面活性劑的三甲基銦(TMIn)、三乙基 銦(TEIn)和乙基二曱基銦(EDMIn)中的至少一種而形成的，并且 來自于這些量子點(diǎn)的光致發(fā)光波長(zhǎng)在480nm至530nm的范圍內(nèi)。如同 隨后的氨流和TMIn流，受控的TMIn和/或其他銦前體的量在促^f吏形 成無位錯(cuò)量子點(diǎn)中是很重要的。該方法可被用于生長(zhǎng)藍(lán)光發(fā)光二極管 和綠光發(fā)光二極管的有源層。然而，該技術(shù)不能生產(chǎn)出產(chǎn)生白光的二 極管。白光需要400至750nm的范圍。然而，C/ma等人的技術(shù)只能 覆蓋較小的波長(zhǎng)范圍(480nm至530nm)，并且不能被用于產(chǎn)生白光。
因此，現(xiàn)代半導(dǎo)體和顯示技術(shù)需要容易構(gòu)造、具有高發(fā)光度并且 在嚴(yán)格的應(yīng)用中(如用于液晶顯示裝置的光源)具有必要的可靠性的 新型白光發(fā)光二極管。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提出一種基本上消除了由相關(guān)技術(shù)的局限性和 缺點(diǎn)所帶來的 一個(gè)或多個(gè)問題的白光發(fā)光二極管。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種將所有發(fā)光均并入一個(gè)芯片內(nèi)的 LED。
本發(fā)明部分地涉及一種白光發(fā)光二極管，其包括襯底；形成在 所述襯底上的緩沖層，所述緩沖層被分為第一部分和第二部分；至少 一個(gè)量子辨結(jié)構(gòu)，包括圍繞InN量子點(diǎn)和富銦的InGaN量子點(diǎn)的 InxGai-xN/InyGai-yN量子阱/阻擋層雙層，所述量子阱結(jié)構(gòu)形成在所述 緩沖層的所述第一部分上；形成在所述至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)上的p型 半導(dǎo)體；形成在所述p型半導(dǎo)體上的第一電極；以及形成在所述緩沖 層的所述第二部分的至少一部分上的第二電極。
在本發(fā)明中，首先通過使三曱基銦、三乙基銦和乙基二曱基銦中 的至少一種以第一流速在第一時(shí)間內(nèi)流動(dòng)，以形成核子，然后使三曱 基銦、三乙基銦和乙基二曱基銦中的至少 一種與三曱基鎵和氨以第二 流速流動(dòng)，以使所述核子生長(zhǎng)并被覆蓋在所述量子阱內(nèi)，從而形成量
子點(diǎn)?？捎写蠹s1至30個(gè)所述量子阱結(jié)構(gòu)。并且，所述InxGa^N量 子阱層的厚度可為大約1至10nm，所述InyGai.yN量子阻擋層的厚度 為大約5至30nm,且1 > x > y > 0或者y = 0。所述襯底可為藍(lán)寶石、 SiC或ZnO。雙環(huán)戊二烯基4美、二乙基鋅和珪烷中的至少一種可,皮用 作為4參雜物。本發(fā)明的二極管發(fā)出約400nm至750nm范圍內(nèi)的光。
本發(fā)明部分地涉及一種發(fā)射白光的量子阱結(jié)構(gòu)，其包括InxGai.xN 量子阱層；嵌入在所述InxGa,—xN量子阱層內(nèi)的富銦的InGaN量子點(diǎn)； 以及在所述量子點(diǎn)和所述量子阱層之上的InyGa,-yN量子阻擋層。
本發(fā)明部分地涉及用于形成白光發(fā)光二極管的方法，其包括4是 供襯底；在所述襯底上形成緩沖層，所述緩沖層被分為第一部分和第 二部分；形成至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)包括圍繞InN量 子點(diǎn)和富銦的InGaN量子點(diǎn)的InxGai.xN/InyGai-yN量子阱/阻擋層雙 層，所述雙層在所述緩沖層的所述第一部分上形成；在所述至少一個(gè) 量子阱結(jié)構(gòu)上形成p型半導(dǎo)體；在所述p型半導(dǎo)體上形成第一電極； 并且在所述緩沖層的所述第二部分的至少一部分上形成第二電極。
在本發(fā)明中，可通過以下步驟形成所述量子點(diǎn)使三曱基銦、三 乙基銦和乙基二曱基銦中的至少 一種以第 一 流速在第 一 時(shí)間內(nèi)流動(dòng)， 以形成核子；并且使三曱基銦、三乙基銦和乙基二曱基銦中的至少一 種與三曱基鎵和氨以第二流速流動(dòng)，以使所述核子生長(zhǎng)并被覆蓋在所 述量子阱內(nèi)。并且，三曱基銦、三乙基銦或乙基二曱基銦的不同流速 產(chǎn)生大小不同的量子點(diǎn)。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中闡述，并將部分地 由下面的描述明顯看出，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而被認(rèn)識(shí)到。本發(fā) 明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)將通過在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求以及附圖中 特別指出的結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)或得到。
可以理解，本發(fā)明的上述一般描述和以下具體描述僅是示例性和 說明性的，并且旨在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的解釋說明。


有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明而且合并于本申請(qǐng)并構(gòu)成本申請(qǐng)一部分 的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方案，并與說明書一起用于對(duì)本發(fā)明的原 理進(jìn)行解釋。
在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的白光發(fā)光二極管的示意圖，所述白光發(fā)光二 極管在有源層具有覆蓋量子點(diǎn)的MQW;
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的白光發(fā)光二極管的室溫光致發(fā)光譜；以
及
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的白光發(fā)光二極管的示意圖， 所述白光發(fā)光二極管在有源層具有覆蓋量子點(diǎn)的MQW。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖中所示的實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)4亍詳 纟田描述。
本發(fā)明利用外延技術(shù)制備二極管。本發(fā)明的二極管利用了量子點(diǎn)， A人而由PN結(jié)產(chǎn)生具有400nm至750nm寬峰的電致發(fā)光。
量子點(diǎn)可被定義為極小的物質(zhì)，其非常之小以至于一個(gè)電子的增 加或消除都會(huì)以某種有效的方式改變其性質(zhì)。可選擇地，量子點(diǎn)可^皮 視為約束(即，限制在其內(nèi))少量(比如僅有一個(gè))自由電子的^艮小 的裝置。量子點(diǎn)典型地具有納米量級(jí)的尺度。也就是說，量子點(diǎn)的大 小范圍可在5至200nm之間，在許多應(yīng)用中，其典型為20至80nm。
利用外延生長(zhǎng)工藝，量子點(diǎn)可在周圍材料內(nèi)的高帶隙在所有三個(gè) 維度上提供約束的情況下生長(zhǎng)。在光刻限定的量子點(diǎn)中，量子阱沿生 長(zhǎng)方向提供約束勢(shì)，同時(shí)靜電感應(yīng)勢(shì)壘提供橫向約束。
氮化物或氧化物薄膜或量子點(diǎn)的外延生長(zhǎng)可利用金屬有機(jī)化學(xué)氣 相沉積(MOCVD)完成。MOCVD利用包含了金屬有機(jī)前體的稀釋 混合物的載氣流。對(duì)于傳統(tǒng)III-V族材料，氣體混合物流入真空度為
50-500 torr的反應(yīng)腔，同時(shí)襯底處于500-1200°C的溫度下。氨(NH3) 可用作為用于形成氮化物(如GaN或Gain)的氮源。根據(jù)需要，反 應(yīng)氣體分解并沉積幾納米至幾孩i米厚的III-V族材料(如AlGaN、 InGaInN、 InGaN等)的薄外延層。
圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的白光發(fā)光二極管的示意圖。 圖l示出了可為藍(lán)寶石襯底、碳化硅(SiC)襯底、氧化鋅(ZnO) 襯底或其他襯底的襯底1。緩沖層2為低溫GaN緩沖層，并且層3由 在大約100(TC生長(zhǎng)的、未4參雜的GaN或摻Si的GaN形成。層4為 GaN或InGaN阻擋層。在阻擋層4生長(zhǎng)之后，使TMIn和氨流過，以 形成用于生長(zhǎng)富銦的量子點(diǎn)5的"萌芽"。層6為具有較高銦含量的量 子阱，在其上為另一個(gè)GaN或InGaN阻擋層7。層8由在大約1000 。C生長(zhǎng)的摻Mg的GaN或在大約750。C士10(TC的溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng)的4參 Mg的InGaN形成。在p型GaN或p型InGaN層8之上形成第一電招_ 9a。在n型GaN層3之上形成第二電極9b。
在圖l中，層1可為任意適于生長(zhǎng)GaN的材料，如藍(lán)寶石、SiC、 ZnO、 GaN和其他可供選擇的材料。低溫緩沖層2也可為多層 AlGaN/GaN緩沖。層3可為未摻雜的GaN、摻Si的GaN或摻Mg的 GaN。層4和層7可為具有較低銦含量的InGaN，而代替GaN。層8 為在高溫下生長(zhǎng)的摻Mg的GaN、摻Mg的InGaN、摻Zn的GaN或 摻Zn的InGaN。
低溫(LT) GaN或InGaN層(圖1所示的層4)的相對(duì)粗糙的表 面可有助于保持來自于TMIn前體的裂化(分解)的沖擊銦原子，使 其長(zhǎng)時(shí)間停留在表面上，從而提高銦的摻入量，這還將導(dǎo)致發(fā)射的紅 移。
盡管常使用三曱基銦(TMIn)作為前體，但也可使用其他銦的有 機(jī)金屬化合物，如三乙基銦(TEIn)和乙基二曱基銦(EDMIn)。這些 有機(jī)金屬化合物可被單獨(dú)使用或混合使用。
本發(fā)明技術(shù)上的一個(gè)方面被稱為In釋放(burst )。在本發(fā)明中， In釋放形成富銦的量子點(diǎn)，量子點(diǎn)被覆蓋在InxGa^N/GaN或 InxGa,-xN/InyGa,—yN的單量子阱或多量子阱內(nèi)，并通常發(fā)出較長(zhǎng)波長(zhǎng)的
光(黃光和紅光)。量子點(diǎn)由作為核子的流動(dòng)的TMIn或其他銦前體感 生。可通過改變發(fā)光分布的波長(zhǎng)和強(qiáng)度得到白光的發(fā)射，這可通過調(diào) 整外延生長(zhǎng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，如溫度、反應(yīng)壓強(qiáng)、NH3流量、In流量以及 In釋放過程和InGaN量子阱生長(zhǎng)過程的持續(xù)時(shí)間。也就是說，通過改 變這些參數(shù)，可形成銦含量不同和大小不同的量子點(diǎn)。
當(dāng)形成富銦的量子點(diǎn)時(shí)，主要關(guān)注兩方面的問題。首先，作為核 子的TMIn的量和TMIn流的持續(xù)時(shí)間是很重要的。過多的流動(dòng)將產(chǎn) 生銦滴，這將影響富銦量子點(diǎn)的形成。量子點(diǎn)的量子約束效應(yīng)是量子 點(diǎn)在室溫下具有很高的發(fā)光效率的原因。其次，隨后的TMIn流、TMGa 流和氨流對(duì)于量子點(diǎn)的形成和其內(nèi)覆蓋有量子點(diǎn)的量子阱的形成也是 非常重要的。通常，生長(zhǎng)應(yīng)在氨分壓力較高的條件下進(jìn)行。
圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。
在圖3中，層10為襯底，其優(yōu)選地為藍(lán)寶石、SiC或ZnO。層20 為在大約450。C至600。C條件下生長(zhǎng)的低溫緩沖層。層30可為未纟參雜 的GaN或摻Si的GaN，其在大約103CTC的條件下生長(zhǎng)。層40為在與 阻擋層和阱相同的溫度下生長(zhǎng)的GaN或InGaN。層50為在大約700 。C至800。C的條件下生長(zhǎng)的InyGa,-yN阻擋層，其中y優(yōu)選地處于0.01 至0.1的范圍內(nèi)。在層5生長(zhǎng)后，富銦的量子點(diǎn)60利用In釋放而形 成。在量子點(diǎn)上形成層70,即InxGai.xN量子阱，其中x大于y。層 80為另一個(gè)InyGai—yN阻擋層，其典型地類似于層50。層90為在700 。C至llO(TC的溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng)的p型GaN或p型InGaN覆蓋層。
在圖3中，層IO可為適于GaN生長(zhǎng)的任何材料，如厚度為200/xm 至500/mi的藍(lán)寶石、SiC、 ZnO和其他可選擇的材料。20nm至100nm 厚的低溫緩沖層20也可為多層AlGaN/GaN緩沖。層30可為未摻雜的 GaN、濃度為2 x 1017 crrf3至9 x 1018cm-3的摻Si的GaN或濃度為5 x 1017 cm-3至3 x 102Gcm-3的摻Mg的GaN,并且層30的厚度在1/mi至 lO]cmi的范圍內(nèi)。層40可為在與阱和阻擋層相同的溫度下生長(zhǎng)的GaN、 InGaN或AlGaN，其厚度為大約5nm至30nm。層50和層70可為GaN, 以取代InGaN。
10nm至lOOOnm厚的覆蓋層90也可為AlGaN。
圖3中層40的插入對(duì)于擴(kuò)展發(fā)光范圍是很重要的。在不受本發(fā)明
的任何理論約束的情況下，可以認(rèn)為，低溫GaN層(圖3所示的層 40)部分地緩解InGaN阱和阻擋層之間的壓應(yīng)變。所述壓應(yīng)變的纟爰解 可導(dǎo)致發(fā)光的相移。根據(jù)Kaprov的理論(MRS Internet J Nitride Semicond. Res. 3， 16 ( 1998))，壓應(yīng)變的緩解還可增強(qiáng)InGaN的相分 離，在Kaprov的理論中，壓應(yīng)變會(huì)抑制InGaN的相分離。
低溫(LT) GaN層(圖3所示的層40)的相對(duì)較粗糙的表面可有 助于保持來自于TMIn前體的裂化的沖擊銦原子，使其停留在表面上 更長(zhǎng)時(shí)間，從而提高銦的摻入量，這還將導(dǎo)致發(fā)光的相移。
以下將描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的用于生長(zhǎng)發(fā)白光LED的 方法。
首先，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫緩沖層，然后生長(zhǎng)高溫n型GaN 層，后者通常在大約IOOO'C的條件下完成。再將溫度降至大約700°C 至800。C,以生長(zhǎng)GaN或InGaN阻擋層。當(dāng)將它們生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底 上時(shí)，需要低溫生長(zhǎng)的緩沖。
生長(zhǎng)阻擋層后，在有氨的情況下，適當(dāng)量的TMIn或其他金屬銦 的有機(jī)前體流入反應(yīng)腔內(nèi)。來自于TMIn的銦原子在InGaN阻擋層的 原子表面聚集，從而形成用于隨后量子點(diǎn)的生長(zhǎng)的"萌芽"。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，通過MOCVD在(0001 )藍(lán)寶石4十 底上生長(zhǎng)一個(gè)白光發(fā)光二極管。利用TMG(三曱基鎵)、TMIn(三曱 基銦)和NH3 (氨)作為前體，完成MOCVD。為了生長(zhǎng)白光發(fā)光二 極管，首先在25nm厚的GaN緩沖層上生長(zhǎng)2/mi厚的未摻雜的體才才津牛 GaN。用于GaN緩沖和體材料層的生長(zhǎng)溫度分別為530。C土30。C和1050 °C±50°C。在生長(zhǎng)GaN體材料層之后，生長(zhǎng)溫度^^皮降至大約700°C±50 °C ,用于GaN或InGaN阻擋層和InGaN阱的沉積。InGaN阻擋層內(nèi) 的銦含量小于阱內(nèi)的銦含量。在生長(zhǎng)GaN或InGaN阻擋層之后、生長(zhǎng) 具有較高銦含量的阱之前，在一段較短的時(shí)間內(nèi)(在2至5秒之間變 化)流過TMIn,同時(shí)關(guān)閉TMGa流。這個(gè)過程:故稱為In釋放。所述 In釋放將產(chǎn)生用于生長(zhǎng)具有變化的大小和銦成分的InGaN量子點(diǎn)的萌 芽。釋放的持續(xù)時(shí)間可被改變，用以在每一層內(nèi)形成萌芽。阱的厚度 約為3nm。 GaN阻擋層、In釋放和InGaN阱的生長(zhǎng)被再重復(fù)三次。
In釋放可進(jìn)行任意適當(dāng)?shù)臅r(shí)間(在0.5秒至1分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間 內(nèi)變化)。然而，2至5秒是優(yōu)選的用于In釋放的時(shí)間。在In釋放的 過程中，銦的有機(jī)金屬化合物的流速優(yōu)選小于100/miol/min。阱的厚 度可為約l-10nm，優(yōu)選為2-4nm,最優(yōu)選為約3nm。
然后，在四個(gè)周期循環(huán)的InxGa^N/GaNMQW的頂部上生長(zhǎng)高溫 摻Mg的GaN層。用于GaN和InGaN的生長(zhǎng)的運(yùn)載氣體分別為112和 N2。最后，在p型半導(dǎo)體上形成第一電極，并在摻Si的GaN層的一 部分上形成第二電極。
本發(fā)明不同的結(jié)構(gòu)可采用不同的有機(jī)金屬材料用于摻雜。雙環(huán)戊 二烯基鎂(CP2Mg)可被用于產(chǎn)生摻Mg的GaN，例如在圖1所示的 層3或?qū)?內(nèi)。二乙基鋅(DEZn )也可被用于提供如層8內(nèi)的p型摻 雜。硅烷也可被用作為摻雜物，例如形成層3內(nèi)的摻Si的GaN。
優(yōu)選實(shí)施方案的示例采用了四個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)。然而，可采用^壬^可 適當(dāng)數(shù)量的量子阱結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐上可采用l至60個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)。優(yōu)選 地采用1至30個(gè)。
在本發(fā)明中，InxGa,_xN量子阱層的厚度在0.5至20nm的范圍內(nèi)， 并優(yōu)選為1至10nm。 InyGa!—yN阻擋層的厚度可處于2至60nm的范圍 內(nèi)，并優(yōu)選為5至30nm。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，InxGa^N量 子阱層比InyGai-yN阻擋層具有更高的組分，如l〉x〉y〉0或y二0。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案形成的白光發(fā)光二極管的光 致發(fā)光語。圖2示出了從400nm至750nm的發(fā)光波長(zhǎng)范圍，其覆蓋了 主要的顏色，藍(lán)、綠和紅。因此，該二極管產(chǎn)生白光。
也就是說，本發(fā)明的二極管可通過調(diào)整In釋放參數(shù)(如In前體 的總量、釋放的持續(xù)時(shí)間和溫度)放射出在大約400nm至750nm范圍 內(nèi)的白光。白光發(fā)光二極管由其自身放射出白光，而不需要結(jié)合多個(gè) 單獨(dú)的發(fā)光二極管，也不需要利用發(fā)白光的熒光材料。因此，本發(fā)明 的發(fā)光二極管更加廉價(jià)、更便于制備、更加穩(wěn)定并且具有更長(zhǎng)的壽命。
因此，本發(fā)明表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)光裝置的明確的優(yōu)點(diǎn)，傳 統(tǒng)技術(shù)發(fā)光裝置具有多個(gè)單獨(dú)的發(fā)光中心，從而只能通過結(jié)合幾個(gè)裝 置或通過利用熒光物質(zhì)進(jìn)行顏色變換而得到白光。相反地，本發(fā)明利
用了不同大小的量子點(diǎn)，從而產(chǎn)生不同顏色的光，這些光在單個(gè)芯片 上結(jié)合以產(chǎn)生白光。因此，本發(fā)明表現(xiàn)出了較好的緊密性、效率、發(fā) 光度和較低的成本。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況 下對(duì)本發(fā)明的利用雙光單元的液晶顯示裝置進(jìn)行的各種修改和變化是 顯而易見的。因此，這意味著，本發(fā)明覆蓋了權(quán)利要求及其等同物范 圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種白光發(fā)光二極管，包括襯底；緩沖層，形成在所述襯底上，所述緩沖層被分為第一部分和第二部分；至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)，包括圍繞InN量子點(diǎn)和富銦的InGaN量子點(diǎn)的InxGa1-xN/InyGa1-yN量子阱/阻擋層雙層，所述量子阱結(jié)構(gòu)形成在所述緩沖層的所述第一部分上；p型半導(dǎo)體，形成在所述至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)上；第一電極，形成在所述p型半導(dǎo)體上；以及第二電極，形成在所述緩沖層的所述第二部分的至少一部分上。
2. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中首先通過使三曱基銦、三乙 基銦和乙基二甲基銦中的至少 一種以第 一 流速在第 一 時(shí)間內(nèi)流動(dòng)，以 形成核子，然后使三曱基銦、三乙基銦和乙基二曱基銦中的至少一種 與三甲基鎵和氨以第二流速流動(dòng)，以使所述核子生長(zhǎng)并被覆蓋在所述 量子阱內(nèi)，從而形成所述量子點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中具有大約1至30個(gè)所述量 子阱結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中所述InxGai_xN量子阱層的 厚度為大約1至10nm,并且所述InyGa!-yN量子阻擋層的厚度為大約 5至30腿。
5. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中1〉x〉y〉0或者y二0。
6. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中所述襯底為藍(lán)寶石、SiC或 ZnO。
7. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中雙環(huán)戊二烯基鎂、二乙基鋅 和硅烷中的至少 一種被用作為摻雜物。
8. 如權(quán)利要求1所述的二極管，其中所述二極管發(fā)出約400nm至 750nm范圍內(nèi)的光。
9. 一種發(fā)射白光的量子阱結(jié)構(gòu)，包括 InxGa1-xN量子阱層；嵌入在所述InxGa1-xN量子阱層內(nèi)的富銦的InGaN量子點(diǎn)；以及 在所述量子點(diǎn)和所述量子阱層之上的InyGat-yN量子阻擋層。
10. 如權(quán)利要求7所述的量子阱結(jié)構(gòu)，其中首先通過使三曱基銦、 三乙基銦和乙基二曱基銦中的至少 一種以第 一流速在第 一 時(shí)間內(nèi)流 動(dòng)，以形成核子，然后使三甲基銦、三乙基銦和乙基二甲基銦中的至 少一種與三曱基鎵和氨以第二流速流動(dòng)，以使所述核子生長(zhǎng)并被覆蓋 在所述量子阱內(nèi)，乂人而形成所述量子點(diǎn)。
11. 如權(quán)利要求7所述的量子阱結(jié)構(gòu)，其中所述InyGa1-yN量子阱 層的厚度為大約1至10nm,并且所述InyGa1-yN量子阻擋層的厚度為 大約5至30nm。
12. 如權(quán)利要求7所述的量子阱結(jié)構(gòu)，其中1〉x〉y〉0或者y二0。
13. —種用于形成白光發(fā)光二極管的方法，包括 提供襯底；在所述襯底上形成緩沖層，所述緩沖層被分為第 一部分和第二部分；形成至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)包括圍繞InN量子點(diǎn) 和富銦的InGaN量子點(diǎn)的InxGa1-xN/InyGa1-yN量子阱/阻擋層雙層，所述量子阱結(jié)構(gòu)在所述緩沖層的所述第一部分上形成；在所述至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)上形成p型半導(dǎo)體； 在所述p型半導(dǎo)體上形成第一電極；并且 在所述緩沖層的所述第二部分的至少一部分上形成第二電極。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過以下步驟形成所述量子點(diǎn)使三曱基銦、三乙基銦和乙基二曱基銦中的至少 一種以第 一 流速 在第一時(shí)間內(nèi)流動(dòng)，以形成核子；并且使三曱基銦、三乙基銦和乙基二曱基銦中的至少一種與三曱基鎵 和氨以第二流速流動(dòng)，以使所述核子生長(zhǎng)并被覆蓋在所述量子阱內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中三曱基銦、三乙基銦或乙基 二曱基銦的不同流速產(chǎn)生大小不同的量子點(diǎn)。
16. 如權(quán)利要求13所述的二極管，其中具有大約1至30個(gè)所述 量子阱結(jié)構(gòu)。
17. 如權(quán)利要求13所述的二極管，其中所述InxGa1—xN量子阱層 的厚度為大約1至10nm，并且所述InyGa,.yN量子阻擋層的厚度為大 約5至30nm。
18. 如權(quán)利要求13所述的二極管，其中1〉x〉y〉0或者y=0。
19. 如權(quán)利要求13所述的二極管，其中所述襯底為藍(lán)寶石、SiC 或ZnO。
20. 如權(quán)利要求13所述的二極管，其中雙環(huán)戊二烯基鎂、二乙基 鋅和硅烷中的至少 一種被用作為摻雜物。
全文摘要
一種由金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)制備的白光發(fā)光二極管，可通過在單重或多重In_xGa_1-xN/In_yGa_1-yN量子阱(QW)內(nèi)覆蓋氮化銦(InN)量子點(diǎn)(QD)和富銦的氮化銦鎵(InGaN)量子點(diǎn)而產(chǎn)生覆蓋所有可見光譜區(qū)的寬帶發(fā)射光，量子點(diǎn)的覆蓋是通過引入作為用于在QW內(nèi)生長(zhǎng)QD的核子的三甲基銦(TMIn)、三乙基銦(TEIn)和乙基二甲基銦(EDMIn)中的至少一種的釋放而實(shí)現(xiàn)的。因此，該二極管可通過調(diào)整In釋放參數(shù)發(fā)射出在400nm至750nm范圍內(nèi)的白光。
文檔編號(hào)H01L21/20GK101208810SQ200580049629
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者蔡樹仁, 鵬 陳, 高須賀英良 申請(qǐng)人:科技研究局;住友電氣工業(yè)株式會(huì)社