專利名稱：動態(tài)非均向鍍膜的白光led外延層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管組件，具體是ー種動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著III - V族氮化物發(fā)光材料的出現(xiàn)，氮化鎵系發(fā)光二極管越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域中?，F(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件通常由藍(lán)寶石基板以及堆棧于藍(lán)寶石基板上的氮化鎵外延層構(gòu)成，其工作原理為氮化鎵外延層內(nèi)的電子與空穴相互結(jié)合發(fā)出光線，光線從氮化鎵外延層穿透射出，由此實現(xiàn)發(fā)光?，F(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件主要存在以下問題其一，藍(lán)寶石基板的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能不佳，不利于高功率發(fā)光二極管的制造。其ニ，藍(lán)寶石基板和氮化鎵外延層之間通常存在錯排缺陷和晶格不匹配。錯排缺陷會構(gòu)成活躍的載流子陷阱及再結(jié)合中心，導(dǎo)致載流子(即電子和空穴)結(jié)合發(fā)出的光被吸收損失掉，形成非輻射再結(jié)合效應(yīng)，造成發(fā)光二極管的光取出效率低下。晶格不匹配 會導(dǎo)致藍(lán)寶石基板和氮化鎵外延層之間產(chǎn)生應(yīng)力作用，同樣會影響發(fā)光二極管的光取出效率。針對上述兩點問題，有必要對現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行革新，以解決其易造成發(fā)光二極管的光取出效率低下、以及不利于高功率發(fā)光二極管的制造的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件易造成發(fā)光二極管的光取出效率低下、以及不利于高功率發(fā)光二極管的制造的問題，提供了一種動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，包括藍(lán)寶石基板、N型氮化鎵合并層、多層量子阱氮化銦鎵主動層、以及P型氮化鎵層；還包括動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層；其中，動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層堆棧于藍(lán)寶石基板上；N型氮化鎵合并層堆棧于動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層上；多層量子阱氮化銦鎵主動層堆棧于N型氮化鎵合并層上；P型氮化鎵層堆棧于多層量子阱氮化銦鎵主動層上。所述藍(lán)寶石基板、動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層、N型氮化鎵合并層、多層量子阱氮化銦鎵主動層、P型氮化鎵層均為現(xiàn)有公知結(jié)構(gòu)。工作時，在P型氮化鎵層和N型氮化鎵合并層之間施加電壓，來自P型氮化鎵層和N型氮化鎵合并層的電子與空穴在多層量子阱氮化銦鎵主動層相互結(jié)合發(fā)出光線。所發(fā)出的光線一部分從P型氮化鎵層的頂面穿透射出，另一部分朝藍(lán)寶石基板方向發(fā)射，藉由動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層發(fā)生散射，使得光線以若干不同角度散射至P型氮化鎵層的頂面穿透射出。與現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件相比，本發(fā)明所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)通過增設(shè)動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層，解決了現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件易造成發(fā)光二極管的光取出效率低下、以及不利于高功率發(fā)光二極管的制造的問題，具體如下其一，氮化鋁本身的熱傳導(dǎo)系數(shù)(通常為285W/mK)遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石的熱傳導(dǎo)系數(shù)(46W/mK)，因此動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層相比藍(lán)寶石基板具有更好的散熱效果，從而有助于高功率發(fā)光二極管的制造。其ニ，動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層位于藍(lán)寶石基板和氮化鎵外延層之間，消除了藍(lán)寶石基板和氮化鎵外延層之間的錯排缺陷和晶格不匹配，使得電子與空穴結(jié)合所發(fā)出的光線藉由動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層發(fā)生散射，由此避免了電子與空穴結(jié)合所發(fā)出的光線被吸收損失掉，提高了發(fā)光二極管的光取出效率。同時，動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層消除了藍(lán)寶石基板和氮化鎵外延層之間的應(yīng)力作用，由此進(jìn)ー步提高了發(fā)光二極管的光取出效率。本發(fā)明基于全新的結(jié)構(gòu)，有效解決了現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件易造成發(fā)光二極管的光取出效率低下、以及不利于 高功率發(fā)光二極管的制造的問題，適用于發(fā)光ニ極管的制造，尤其適用于高功率發(fā)光二極管的制造。


圖I是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的另ー種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的光學(xué)仿真光線追跡圖。圖4是本發(fā)明的動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層的掃描電子顯微鏡影像橫截面圖。圖5是本發(fā)明的光輸出功率-電流曲線圖。圖中1-藍(lán)寶石基板，2-動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層，3-N型氮化鎵合并層，4-多層量子阱氮化銦鎵主動層，5-P型氮化鎵層。
具體實施例方式動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，包括藍(lán)寶石基板1、N型氮化鎵合并層3、多層量子阱氮化銦鎵主動層4、以及P型氮化鎵層5 ;還包括動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層2 ;其中，動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層2堆棧于藍(lán)寶石基板I上；N型氮化鎵合并層3堆棧于動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層2上；多層量子阱氮化銦鎵主動層4堆棧于N型氮化鎵合并層3上；P型氮化鎵層5堆棧于多層量子阱氮化銦鎵主動層4上；
所述藍(lán)寶石基板I是采用藍(lán)寶石制成的；
所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層2是采用氮化鋁制成的；
所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層2是利用射頻磁控濺鍍系統(tǒng)以動態(tài)非均向鍍膜技術(shù)沉積制作而成的；
所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層2的微結(jié)構(gòu)型態(tài)是藉由基板的周期旋轉(zhuǎn)而雕塑出的分立的傾斜柱狀微結(jié)構(gòu)(如圖I所示)或Z字形微結(jié)構(gòu)或多彎折形微結(jié)構(gòu)或螺旋狀微結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。具體實施時,如圖3所示,利用TracePro光線追跡仿真軟件，以100條光線為例，分析光線在通過不同微結(jié)構(gòu)型態(tài)的動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層時的光線追跡與出光率變化。設(shè)定TracePro程序的仿真條件，加入不同微結(jié)構(gòu)型態(tài)的動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(正向、斜向、Z字形、螺旋狀)。由圖3可觀察出正向沉積與斜向沉積的動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層，其光線追跡顯示出光量大致相同且較少，但在Z字形與螺旋狀的動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層，其光線追跡顯示有較多的出光量，由此顯示出動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層的微結(jié)構(gòu)型態(tài)所產(chǎn)生的散射效果與反射的變化，并驗證了散射效果可使光取出效率提高。如圖4所示，以動態(tài)非均向鍍膜技術(shù)沉積制作 而成的動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層顯示出其獨特的Z字形微結(jié)構(gòu)。如圖5所示，與現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管相比，采用本發(fā)明所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)制成的氮化鎵系發(fā)光二極管在低注入電流下具有較高的光輸出功率，即發(fā)光亮度較高。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，包括藍(lán)寶石基板(I)、N型氮化鎵合并層(3)、多層量子阱氮化銦鎵主動層(4)、以及P型氮化鎵層(5);其特征在干還包括動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2 );其中，動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2 )堆棧于藍(lán)寶石基板(I)上；N型氮化鎵合并層(3)堆棧于動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2)上；多層量子阱氮化銦鎵主動層(4)堆棧于N型氮化鎵合并層(3)上；P型氮化鎵層(5)堆棧于多層量子阱氮化銦鎵主動層(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述藍(lán)寶石基板(I)是采用藍(lán)寶石制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2 )是采用氮化鋁制成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2)是利用射頻磁控濺鍍系統(tǒng)以動態(tài)非均向鍍膜技術(shù)沉積制 作而成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2 )是利用射頻磁控濺鍍系統(tǒng)以動態(tài)非均向鍍膜技術(shù)沉積制作而成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2)的微結(jié)構(gòu)型態(tài)是藉由基板的周期旋轉(zhuǎn)而雕塑出的分立的傾斜柱狀微結(jié)構(gòu)或Z字形微結(jié)構(gòu)或多彎折形微結(jié)構(gòu)或螺旋狀微結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2)的微結(jié)構(gòu)型態(tài)是藉由基板的周期旋轉(zhuǎn)而雕塑出的分立的傾斜柱狀微結(jié)構(gòu)或Z字形微結(jié)構(gòu)或多彎折形微結(jié)構(gòu)或螺旋狀微結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2)的微結(jié)構(gòu)型態(tài)是藉由基板的周期旋轉(zhuǎn)而雕塑出的分立的傾斜柱狀微結(jié)構(gòu)或Z字形微結(jié)構(gòu)或多彎折形微結(jié)構(gòu)或螺旋狀微結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層(2)的微結(jié)構(gòu)型態(tài)是藉由基板的周期旋轉(zhuǎn)而雕塑出的分立的傾斜柱狀微結(jié)構(gòu)或Z字形微結(jié)構(gòu)或多彎折形微結(jié)構(gòu)或螺旋狀微結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管組件，具體是一種動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件易造成發(fā)光二極管的光取出效率低下、以及不利于高功率發(fā)光二極管的制造的問題。動態(tài)非均向鍍膜的白光LED外延層結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石基板、N型氮化鎵合并層、多層量子阱氮化銦鎵主動層、以及P型氮化鎵層；還包括動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層；其中，動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層堆棧于藍(lán)寶石基板上；N型氮化鎵合并層堆棧于動態(tài)非均向氮化鋁緩沖層上。本發(fā)明基于全新的結(jié)構(gòu)，有效解決了現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的發(fā)光組件易造成發(fā)光二極管的光取出效率低下、以及不利于高功率發(fā)光二極管的制造的問題，適用于發(fā)光二極管的制造。
文檔編號H01L33/00GK102723409SQ201210014709
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉旭光, 李學(xué)敏, 許并社 申請人:劉旭光, 李學(xué)敏, 許并社