專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實施方案可以涉及一種發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
隨著薄膜生長技術(shù)和器件材料的發(fā)展，發(fā)光器件如使用III-V或II-VI族化合物 半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管或者激光二極管可以實現(xiàn)各種顏色，包括紅色、綠色和藍(lán)色，并且這種發(fā)光器件可以通過使用磷光體材料或者組合顏色來實現(xiàn)具有良好發(fā)光效率的白光。此夕卜，與常規(guī)的光源如熒光燈和白熾燈相比，發(fā)光器件可以具有功耗低、使用壽命半永久性、響應(yīng)速度快和環(huán)境友好的優(yōu)點。因此，發(fā)光器件已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于光學(xué)通信裝置的傳輸模塊、替代冷陰極熒光燈(CCFL)的發(fā)光二極管背光源包括液晶顯示(LCD)裝置的背光源、白光發(fā)光二極管照明裝置、車輛的前燈和街燈。

發(fā)明內(nèi)容
因此，實施方案可以提供一種能夠改善內(nèi)部量子效率和輸出功率的發(fā)光器件。在一個實施方案中，發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的有源層，有源層包括量子阱層和量子勢壘層，其中各個量子勢壘層包括(復(fù)數(shù)個)第一勢壘層和設(shè)置在第一勢壘層之間的第二勢壘層，并且第二勢壘層的能帶隙大于量子阱層的能帶隙并且小于第一勢壘層的能帶隙。第一勢壘層可以為其中電子和空穴隧穿的層。第一勢壘層的能帶隙可以大于或者等于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙。第一勢壘層的能帶隙可以小于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙。第一勢壘層的能帶隙可以彼此相等。第一勢壘層的能帶隙可以為均一的。第二勢壘層的能帶隙可以彼此相等。第二勢壘層的能帶隙可以為均一的。量子阱層可以含有銦，并且第一勢壘層和第二勢壘層中的至少之一可以含有銦。第二勢壘層的銦含量可以大于第一勢壘層的銦含量。第二勢壘層的銦含量可以大于量子阱層的銦含量。各個量子阱層可以具有經(jīng)驗式InxGai_xN(0. 14彡x彡O. 15)。各個第一勢壘層可以具有經(jīng)驗式InxGahN (O ^ x < O. 05) 0第二勢壘層可以具有經(jīng)驗式InxGahN (O. 05 彡 x 彡 O. I)。
各個第一勢壘層的厚度可以為Inm或更小。第二勢壘層的厚度可以為5nm或更小。發(fā)光器件還可以包括設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層下的襯底；設(shè)置在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的導(dǎo)電層；設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第一電極；以及設(shè)置在導(dǎo)電層上的第二電極。或者，發(fā)光器件還可以包括設(shè)置在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層下的歐姆層；設(shè)置在歐姆層下的反射層；設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第一電極；以及設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)表面上的鈍化層。主勢壘層可以為非發(fā)光層。第二勢壘層的能帶隙可以大于量子阱層中的電子的第一能級與空穴的第一能級之間的差。根據(jù)實施方案，可以提高內(nèi)部量子效率和輸出功率。


可以參照附圖詳細(xì)描述結(jié)構(gòu)和實施方案，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件，其中圖I是示出發(fā)光器件的截面圖；圖2示出圖I所示的有源層的能帶隙；圖3示出構(gòu)造為生長圖2所示的第一量子阱層和第一量子勢壘層的一個實施方案；圖4示出在電流注入時根據(jù)一個實施方案的多量子阱結(jié)構(gòu)的輻射復(fù)合；圖5示出設(shè)置在常規(guī)有源層中的多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶隙；圖6示出在電流注入時設(shè)置在常規(guī)有源層中的多量子阱結(jié)構(gòu)的輻射復(fù)合；圖7是在電流注入時常規(guī)多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶隙圖；圖8是在電流注入時根據(jù)實施方案的多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶隙圖；圖9不出根據(jù)實施方案的多量子講結(jié)構(gòu)的內(nèi)部量子效率；圖10不出根據(jù)實施方案的多量子講結(jié)構(gòu)的輸出功率特性；圖11示出根據(jù)另一實施方案的發(fā)光器件；圖12示出根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件封裝件；圖13是示出包括根據(jù)實施方案的發(fā)光器件封裝件的根據(jù)一個實施方案的照明裝置的分解立體圖；圖14a示出包括根據(jù)實施方案的發(fā)光器件封裝件的根據(jù)一個實施方案的顯示裝置；以及圖14b是示出圖14a所示的顯示裝置的光源的截面圖。
具體實施例方式下文中，將參照附圖描述實施方案。應(yīng)理解，在元件稱為在另一元件“上”或者“下”時，其可以直接在該另一元件上/下，也可以存在一個或更多個中間元件。在元件稱為在“上”或者“下”時，可以基于元件包括“在元件上”和“在元件下”。各個元件的尺寸放大、縮小或者示意性地示出。此外，各個元件的尺寸可以不必反映實際尺寸。在整個附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于表示相同或者相似的部件。下文中，將參照附圖描述實施方案。圖I是示出根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件100的截面圖。參照圖1，發(fā)光器件100可以包括襯底110、發(fā)光結(jié)構(gòu)120、導(dǎo)電層130、第一電極142和第二電極144。襯底110可以支撐發(fā)光結(jié)構(gòu)120。襯底110可以是藍(lán)寶石襯底、硅(Si)襯底、氧化鋅(ZnO)襯底或者氮化物半導(dǎo)體襯底或者其上多層層疊有GaN、InGaN、AlGaN和AlInGaN中的至少一種的模板襯底。發(fā)光結(jié)構(gòu)120可以設(shè)置在襯底110上并且可以產(chǎn)生光。發(fā)光結(jié)構(gòu)120可以包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122、有源層124和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126。而且，可以部分蝕刻第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126、有源層124和第一導(dǎo)電層半導(dǎo)體層122,以部分地暴露出第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122。
為了減小襯底110和發(fā)光結(jié)構(gòu)120之間的晶格常數(shù)的差異和熱膨脹系數(shù)的差異，可以在襯底110和發(fā)光結(jié)構(gòu)120之間設(shè)置緩沖層(未示出)。此外，可以在襯底110和發(fā)光結(jié)構(gòu)120之間設(shè)置未摻雜的半導(dǎo)體層(未示出)，以提高第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122的結(jié)晶度。此時，緩沖層可以在低溫下生長并且其可以是GaN層或AlN層。但是，實施方案不限于此。除了因為沒有摻雜η型摻雜劑而具有更小的電導(dǎo)率之外，未摻雜的半導(dǎo)體可以與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122相同。導(dǎo)電層130可以減少全反射并且其可以具有良好的透光率。因此，可以增加從有源層124朝向第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126發(fā)出的光的提取效率。導(dǎo)電層130可以由透明導(dǎo)電氧化物例如銦錫氧化物(ITO)、氧化錫(TO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦錫鋅氧化物(ITZO)、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(ATO)、鎵鋅氧化物(GZO)、IrOx, RuOx, RuOx/1Τ0,Ni、Ag、Ni/IrOx/Au和Ni/Ir0x/Au/IT0中的至少一種形成為單層或者多層。第一電極142可以設(shè)置在暴露出的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122上,第二電極144可以設(shè)置在導(dǎo)電層130上。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122可以設(shè)置在襯底110上并且其可以是氮化物半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122可以由具有經(jīng)驗式InxAlyGa(1_x_y)N(0彡x彡1，0彡y彡1，O彡x+y彡I)的半導(dǎo)體材料例如選自GaN、AIN、AlGaN、InGaN, InN、InAlGaN和AlInN中的材料形成，并且其中可以摻雜有η型摻雜劑如Si、Ge、Sn、Se和Te。有源層124可以設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122上。第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126可以設(shè)置在有源層124上并且其可以是氮化物半導(dǎo)體層。第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126可以由具有經(jīng)驗式InxAlyGa(1_x_y)N(0彡x彡1，0彡y彡1，O彡x+y彡I)的半導(dǎo)體材料例如選自GaN、AIN、AlGaN、InGaN, InN、InAlGaN和AlInN中的材料形成，并且可以對其摻雜P型摻雜劑如Mg、Zn、Ca、Sr和Ba。在經(jīng)由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122注入的電子與經(jīng)由第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126注入的空穴相遇之后，有源層124可以通過使用由產(chǎn)生的能量決定的能量來產(chǎn)生光。有源層124可以包括具有經(jīng)驗式InxAlyGa1^yN (O彡x彡I，O彡y彡I，O彡x+y彡I)的半導(dǎo)體材料，并且其可以具有包括交替層疊的量子阱層QWl至QWn (η彡2，并且“η”是自然數(shù))和量子勢壘層QBl至QBm(m彡1，并且“m”是自然數(shù))的多量子阱結(jié)構(gòu)。量子阱層QWl至QWn(n彡2，并且“η”是自然數(shù))可以設(shè)置為從第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122朝向第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126間隔開預(yù)定距離。量子勢壘層QBl至QBm(m彡1，并且“m”是自然數(shù))可以分別設(shè)置在量子阱層QWl至QWn(η彡2，并且“η”是自然數(shù))的兩個相鄰的量子阱層之間。圖2示出圖I所示的有源層124的能帶隙。在此，電子注入層可以是第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122，空穴注入層可以是第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層126。有源層124可以設(shè)置在電子注入層與空穴注入層之間。參照圖2，有源層124可以包括多個量子阱層QWl至QWn(η彡2，并且“η”是自然數(shù))和量子勢壘層QBl至QBm(m彡1，并且“m”是自然數(shù))。量子勢壘層QBl至QBm(m彡1，并且“m”是自然數(shù))的能帶隙可以大于量子阱層QWl至QWn(η彡2，并且“η”是自然數(shù))的能帶隙。
各個量子勢壘層QBm(m彡1，并且“m”是自然數(shù))可以包括隧穿勢壘層(例如，TBl和TB2或TB3和TB4)和設(shè)置在隧穿勢壘層之間的主量子勢壘層(例如，MBl或MB2)。例如，有源層124可以包括第一量子阱層QWl至第三量子阱層QWn (η = 3)以及第一量子勢壘層QBl和第二量子勢壘層QBm(m = 2)。第一量子阱層QW1、第二量子阱層QW2和第三量子阱層QW3可以依次設(shè)置為與電子注入層相鄰。第一量子勢壘層QBl可以設(shè)置在第一量子阱層QWl與第二量子阱層QW2之間，第二量子勢壘層QB2可以設(shè)置在第二量子阱層QW2與第三量子阱層QW3之間。第一量子勢壘層QBl可以包括第一隧穿勢壘層ΤΒ1、第一主量子勢壘層mBl和第二隧穿勢壘層TB2。第二量子勢壘層QB2可以包括第三隧穿勢壘層TB3、第二主量子勢壘層MB2和第四隧穿勢壘層TB4。隧穿勢魚層TBl至TBm(m = 4)的能帶隙(E4)可以大于量子講層QWl至QWn (例如，η = 3)的能帶隙(Ε3)，并且等于或者大于電子注入層的能帶隙(El)和空穴注入層的能帶隙(Ε2)。但是，實施方案不限于此。根據(jù)另一實施方案，隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m=4)的能帶隙(E4)可以小于電子注入層的能帶隙(El)和空穴注入層的能帶隙(E2)。隧穿勢壘層TBl至TBm(m = 4)的能帶隙(E4)可以彼此相等并且它們可以是均一的。但是，實施方案不限于此。此外，主量子勢壘層(例如，MBl和MB2)的能帶隙(E5)可以大于量子阱層QWl至QWn (例如，η = 3)的能帶隙(Ε3)，并且小于隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m = 4)的能帶隙(E4) (E3 < E5 < E4)。主量子勢壘層(例如，MBl和MB2)的能帶隙(E5)可以彼此相等并且可以是均一的。但是，實施方案不限于此。隧穿勢魚層TBl至TBm(例如，m = 4)可以是使得電子和空穴由于隧穿效應(yīng)而能夠傳輸?shù)膭輭緦?。電子和空穴可以沿著由量子阱層QWl至QWn(例如，η = 3)、隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m = 4)和主量子勢壘層(MBl和MB2)構(gòu)成的隧穿路徑平穩(wěn)地傳輸。量子阱層QWl至QWn (例如，η = 3)、主量子勢壘層(MBl和ΜΒ2)和隧穿勢壘層TBl至TBm(例如,m = 4)可以包括銦(In)。隧穿勢魚層TBl至TBm(例如，m = 4)中的至少主量子勢壘層(MBl和MB2)或者主量子勢壘層(MBl和MB2)可以包括銦(In)。主量子勢壘層MBl和MB2中的銦含量可以大于隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m =4)中的銦含量。此外，主量子勢壘層MBl和MB2以及隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m = 4)中的銦含量可以小于量子阱層中的銦含量。例如，各個量子阱層QWl至QWn(例如，η = 3)可以具有經(jīng)驗式InxAlyGa1^yN(O. 14彡χ彡O. 15,并且y = O),并且各個量子講層的厚度可以是2nm 4nm。例如，各個隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m = 4)可以具有經(jīng)驗式InxAlyGa1^yN(O彡x < O. 05,并且y = O)。各個隧穿勢魚層的厚度可以為Inm或更小。例如，各個主量子勢壘層MBl和MB2可以具有經(jīng)驗式InxAlyGa1^yN (O. 05彡x彡O. 1，并且y = O)。各個主量子勢壘層的厚度可以為5nm或更小。主量子勢壘層(例如，MBl和MB2)可以用作勢壘層而非用作有助于發(fā)光的阱層。為了實施勢壘層的功能，主量子勢壘層(例如，MBl和MB2)可以滿足以下條件。 首先，主量子勢壘層(例如，MBl和MB2)的能帶隙(E5)可以至少大于量子阱層(例如，QWl至QW3)中的電子的第一能級與空穴的第一能級之間的差。因此，在提供的電子 和空穴位于量子阱層的能級處時，提供的電子和空穴不能足夠地結(jié)合以有助于發(fā)光。在此，第一能級可以指代量子阱層(例如，QWl至QW3)中的電子和空穴的最穩(wěn)定或者最低能級。然后，隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m = 4)必須足夠薄以產(chǎn)生電子和空穴的隧穿。這可以表示，隧穿勢壘層TBl至TBm(例如，m = 4)對于電子和空穴是透明的。換言之，電子和空穴可以平穩(wěn)地穿過隧穿勢壘層TBl至TBm (例如，m = 4),并且電子和空穴不能在主量子勢壘層(例如，MBl和MB2)中結(jié)合。圖3不出構(gòu)造為生長圖2所不的第一量子講層QWl和第一量子勢魚層QBl的實施方案。參照圖3，第一量子阱層QWl可以在700°C至800°C的生長溫度下生長，直到其具有2nm 4nm的厚度并且直到其具有14% 15%的銦含量。在第一量子阱層QWl的生長完成之后，可以在與第一量子阱層QWl的生長溫度相同的生長溫度(例如，700°C至800°C )下生長第一隧穿勢壘層TB1，直到其具有為Inm或更小的厚度以具有小于5%的銦含量。在第一隧穿勢壘層TBl的生長完成之后，可以在高于第一隧穿勢壘層TBl的生長溫度(例如，700°C至800°C )的生長溫度(例如，780°C)下生長第一主量子勢壘層MBl，直到其具有5nm或更小的厚度以具有5%至10%的銦含量。提高生長溫度的原因是為了改善量子阱層的結(jié)晶度品質(zhì)。在第一主量子勢壘層MBl的生長完成之后，可以在與第一主量子勢壘層MBl的生長溫度相同的生長溫度(例如，780°C )下生長第二隧穿勢壘層TB2，直到其具有為Inm或更小的厚度并且具有小于5%的銦含量。第一隧穿勢壘層TBl和第二隧穿勢壘層TB2的銦含量可以是0%，但是實施方案不限于此。在高溫下生長第一主量子勢壘層MBl時，可以采用第一隧穿勢壘層TBl來阻擋包括在第一量子阱層QWl中的銦流向第一量子勢壘層QB1，以僅維持第一量子阱層QWl的結(jié)晶度品質(zhì)。因此，第一隧穿勢壘層TBl可以稱為“量子阱保護(hù)層”。此外，可以采用第二隧穿勢壘層TB2來阻擋包括在第一主量子勢壘層MBl中的銦流向第二量子阱層QW2，以僅維持第一主量子勢壘層MBl中的銦含量以及維持第一主量子勢壘層MBl的結(jié)晶度品質(zhì)。第二隧穿勢壘層TB2可以稱為“主量子勢壘保護(hù)層”。此外，第一隧穿勢壘層TBl的厚度和第二隧穿勢壘層TB2的厚度可以為Inm或更小。因此，電子和空穴的隧穿可以平穩(wěn)地進(jìn)行。從空穴注入層注入到有源層124的空穴可以通過隧穿傳輸，以僅從空穴注入層傳輸至量子阱層。因此，可以將從空穴注入層注入到有源層124的空穴均一地傳輸并且分布到量子阱層QWl至QW3中。因此，實施方案可以使得量子阱層QWl至QW3能夠均一地發(fā)光，并且可以提高發(fā)光器件100的內(nèi)部量子效率(IQE)和輸出功率。圖5示出設(shè)置在常規(guī)有源層中的多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶隙。參照圖5，根據(jù)量子力學(xué)，常規(guī)量子阱層(例如，Wl至W3)中的量子化能級可以僅被預(yù)定量的電子或者空穴占據(jù)。因此，如果從電子注入層注入的電子或者從空穴注入層注入的空穴的量大，則在量子阱層Wl至W3中可能存在沒有有效結(jié)合的多余的電子或多余的空穴。這種多余的電子或者多余的空穴可能在有源層中消逝或者泄漏到有源層外，而沒有參與光的產(chǎn)生。注入的電流可增加，并且非發(fā)光損失可相應(yīng)地增加。因此，有源層的內(nèi)部量子效率可劣化。 特別地，因為在電流注入時空穴的遷移率低，所以空穴不能平穩(wěn)且均一地注入整個多量子阱結(jié)構(gòu)中。因此，在量子阱層中的最靠近空穴注入層的至少一個量子阱層(W3)中可主要產(chǎn)生輻射。有源層的整個區(qū)域中可沒有產(chǎn)生均一的輻射，并且可以因此降低發(fā)光器件的發(fā)光效率。圖4示出在電流注入時根據(jù)實施方案的多量子阱(MQW)的輻射復(fù)合。圖6示出在電流注入時常規(guī)有源層的多量子阱的輻射復(fù)合。參照圖4和圖6，在電流(例如，I = 600A/m，并且A/m是“安培每米”)注入時，常規(guī)多量子阱結(jié)構(gòu)中的最末量子阱層(W3)中可以產(chǎn)生輻射。但是，根據(jù)實施方案，通過隧穿，空穴可以均一地傳輸?shù)搅孔于褰Y(jié)構(gòu)(例如，QWl至QW3)中并且均一地分布。因此，通過在三個量子阱層(例如，QWl至QW3)中的每個中的輻射復(fù)合，可以產(chǎn)生輻射。因此，實施方案可以提高內(nèi)部量子效率和輸出功率。圖7是在電流注入時常規(guī)多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶隙圖。圖8是在電流注入時根據(jù)實施方案的多量子阱結(jié)構(gòu)的能帶隙圖。圖9示出根據(jù)實施方案的多量子阱結(jié)構(gòu)的內(nèi)部量子效率。圖10示出根據(jù)實施方案的多量子阱結(jié)構(gòu)的輸出功率特性。在此，“fl”可以指代實施方案的內(nèi)部量子效率(IQE)，“f2”可以指代常規(guī)發(fā)光器件的內(nèi)部量子效率(IQE)。“gl”可以指代實施方案的輸出功率，“g2”可以指代常規(guī)發(fā)光器件的輸出功率。參照圖7至圖10，在有電流(例如，I = 600A/m)注入時，實施方案的內(nèi)部量子效率(Π)可以大于常規(guī)發(fā)光器件的內(nèi)部量子效率(f2)。在電流(例如，I = 600A/m)注入時，實施方案的輸出功率(gl)可以大于常規(guī)發(fā)光器件的輸出功率(g2)。因此，在電流注入時，可以改善實施方案的輸出功率和內(nèi)部量子效率。圖11示出根據(jù)另一實施方案的發(fā)光器件200。參照圖11，發(fā)光器件200可以包括第二電極層205、保護(hù)層230、發(fā)光結(jié)構(gòu)240、鈍化層250和第一電極255。第二電極層205可以包括支撐層210、粘附層215、反射層220和歐姆層225。支撐層210可以支撐發(fā)光結(jié)構(gòu)240,并且可以與第一電極255 —起給發(fā)光結(jié)構(gòu)240供電。支撐層210可以由導(dǎo)電材料例如Cu、Au、Ni、Mo、Cu-W或載體晶片(例如，S i、Ge、GaAs、ZnO和S i C)中的至少一種形成。粘附層215可以設(shè)置在支撐層210上，并且可以形成在反射層220下作為接合層。粘附層215可以與反射層220和歐姆層225接觸，以將反射層220和歐姆層225粘附至支撐層210。粘附層215可以包括阻擋金屬或者接合金屬。例如，粘附層215可以包括Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag 和 Ta 中的至少一種。反射層220可以設(shè)置在粘附層215上。反射層220可以反射從發(fā)光結(jié)構(gòu)240入射到其上的光，并且可以相應(yīng)地提高光提取效率。反射層220可以由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一種的金屬材料或者金屬材料的合金形成。而且,反射層220可以使用透射導(dǎo)電材料如ΙΖΟ、ΙΖΤΟ、ΙΑΖ0、IGZO、IGTO、AZO和ATO形成為多層結(jié)構(gòu)。例如，可以多層層疊IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni和AZO/Ag/Ni以形成反射層220?？梢圆捎梅瓷鋵?20來增加發(fā)光效率，但是不是必需設(shè)置反射層220。歐姆層225可以設(shè)置在反射層220上，并且歐姆層225可以與發(fā)光結(jié)構(gòu)240的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層242歐姆接觸，以使得能夠給發(fā)光結(jié)構(gòu)240平穩(wěn)地供電。歐姆層225可以選擇性地使用透射導(dǎo)電層和金屬材料，并且歐姆層225可以通過使用銦錫氧化物(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)JB鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻錫氧化物(ΑΤ0)、鎵鋅氧化物(GZO)、IrOx, RuOx, Ru0x/IT0、Ni、Ag、Ni/Ir0x/Au和Ni/Ir0x/Au/IT0中的至少一種來實現(xiàn)為單層或者多層?？梢圆捎脷W姆層225來使得能夠?qū)⑤d流子平穩(wěn)地注入第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層242中，但是可以不必形成歐姆層225。例如，可以不獨立地設(shè)置歐姆層225，并且用于反射層150的材料可以選自能夠與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層242歐姆接觸的材料，使得反射層220可以與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層242歐姆接觸。 保護(hù)層230可以設(shè)置在第二電極層205上，并且保護(hù)層230可以減小發(fā)光結(jié)構(gòu)240與粘附層215之間的表面的分離，這可導(dǎo)致發(fā)光器件200的可靠性劣化。保護(hù)層230可以設(shè)置在粘附層215的頂表面的邊緣區(qū)域上。如果不形成粘附層215，則保護(hù)層230可以設(shè)置在支撐層210的頂表面的邊緣區(qū)域上。保護(hù)層230可以由具有導(dǎo)電性或者非導(dǎo)電性的材料形成。例如，導(dǎo)電保護(hù)層例如可以由透明導(dǎo)電氧化物或者包括Ti、Ni、Pt、Pd、Rh、Ir和W中的至少一種的金屬材料形成。非導(dǎo)電保護(hù)層可以由電導(dǎo)率小于反射層220和歐姆層225的電導(dǎo)率的材料、能夠與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層242形成肖特基接觸的材料或者電絕緣材料形成。例如，非導(dǎo)電保護(hù)層可以由ZnO或SiO2形成。發(fā)光結(jié)構(gòu)240可以設(shè)置在第二電極層205上，并且發(fā)光結(jié)構(gòu)240可以具有在第二電極層205上依次層疊的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層242、有源層244和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層246。有源層244可以包括參照圖2描述的量子阱層QWl至QWn (η彡2，并且“η”是自然數(shù))、以及具有隧穿勢壘層(例如，TBl至ΤΒ4)和主量子勢壘層(例如，MBl和ΜΒ2)的量子勢壘層QBl至QBm (m彡I，并且“m”是自然數(shù))。如上所述，在電流注入時，根據(jù)本實施方案的發(fā)光器件200中的各個量子阱層(例如，QWl至QW3)中可以產(chǎn)生輻射。因此，可以提高內(nèi)部量子效率，并且可以提高輸出功率?？梢栽诎l(fā)光結(jié)構(gòu)240的側(cè)表面上形成鈍化層250，以電保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)240，但是實施方案不限于此。鈍化層250可以由絕緣材料例如Si02、SiOx, SiOxNy> Si3Ny和Al2O3形成?？梢栽诘谝粚?dǎo)電型半導(dǎo)體層246的頂表面中形成粗糙結(jié)構(gòu)260，以提高光提取效率。第一電極255可以設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)240的頂表面上，并且可以在設(shè)置于第一電極255下的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層246中形成或者不形成粗糙結(jié)構(gòu)260。圖12示出根據(jù)一個實施方案的發(fā)光器件封裝件。參照圖12，發(fā)光器件封裝件可以包括封裝件本體510、第一金屬層512、第二金屬層514、發(fā)光器件520、反射板525、導(dǎo)線530和樹脂層540。封裝件本體510的預(yù)定區(qū)域中可以形成有腔。在這種情況下，腔的側(cè)壁可以是傾斜的。封裝件本體510可以由娃基晶片級封裝件、娃襯底、碳化娃(SiC)襯底或者氣化招(AlN)襯底形成，具有良好的絕緣性和導(dǎo)熱性。封裝件本體510可以具有依次多層層疊的多個襯底。本實施方案不限于上述封裝件本體的材料、結(jié)構(gòu)和形狀?？紤]到發(fā)光器件的散熱和安裝，第一金屬層512和第二金屬層514可以彼此電可分離地設(shè)置在封裝件本體510的表面上。發(fā)光器件520可以與第一金屬層512和第二金屬層514電連接。此時，發(fā)光器件520可以是圖I所示的發(fā)光器件100或圖11所示的發(fā)光器 件 200。例如，發(fā)光器件200的第二電極層205可以與第二金屬層514電連接,第一電極255可以通過導(dǎo)線530與第一金屬層512電連接。例如，雖然圖12中沒有不出，但是發(fā)光器件100的第一電極142可以與第一金屬層512電連接，第二電極144可以通過導(dǎo)線(未示出)與第二金屬層514電連接?？梢栽诜庋b件本體510中形成的腔的側(cè)壁上形成反射板525，以使得從發(fā)光器件520發(fā)出的光導(dǎo)向預(yù)定的方向。反射板525可以由反光材料例如金屬涂層或者金屬件形成。樹脂層540可以包圍位于封裝件本體510的腔中的發(fā)光器件520，以保護(hù)發(fā)光器件520免受外部環(huán)境。樹脂層540可以由無色透明聚合樹脂材料如環(huán)氧樹脂或硅樹脂形成。樹脂層540可以包括磷光體，以改變從發(fā)光器件520發(fā)出的光的波長?？梢栽诎l(fā)光器件封裝件上安裝至少一個根據(jù)上述實施方案的發(fā)光器件，但是實施方案不限于此。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件封裝件可以排列在襯底上?？梢栽诎l(fā)光器件封裝件的光路上設(shè)置導(dǎo)光板、棱鏡片和擴(kuò)散片作為光學(xué)構(gòu)件。這些發(fā)光器件封裝件、襯底和光學(xué)構(gòu)件可以作為光單元?？梢酝ㄟ^包括根據(jù)實施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝件的顯示裝置、指示裝置或者照明系統(tǒng)來實現(xiàn)另一實施方案。例如，照明系統(tǒng)可以包括燈和街燈。圖13是示出包括根據(jù)實施方案的發(fā)光器件封裝件的根據(jù)一個實施方案的照明裝置的分解立體圖。參照圖13，根據(jù)本實施方案的照明裝置可以包括發(fā)出光的光源750、其中安裝光源750的殼700、發(fā)出光源750的熱的散熱器740、以及將光源750和散熱器740耦接至殼700的夾持器760。殼700可以包括耦接至電插座(未示出)的插座耦接部710以及連接至插座耦接部710以將光源750安裝在其中的殼本體部730?？梢源┻^殼本體部730形成單個氣孔720。在殼700的殼本體部730中可以布置多個氣孔720?？梢匝刂鴱较虿贾脝蝹€氣孔或者可以布置多個氣孔。除了徑向布置，氣孔的其它各種布置也是可以的。光源750可以包括設(shè)置在電路板754上的多個發(fā)光模塊752。電路板754可以形成為能夠插入殼700的開口中的形狀，并且可以由具有高導(dǎo)熱性的材料形成，以將熱傳給散熱器740，后續(xù)將對此進(jìn)行描述。夾持器760可以設(shè)置在光源下，并且夾持器760可以包括框和其它氣孔。雖然圖中沒有示出，但是光源750下可以設(shè)置有光學(xué)構(gòu)件，以擴(kuò)散、散射或者聚集從光源750的發(fā)光器件封裝件752發(fā)出的光。圖14a示出包括根據(jù)實施方案的發(fā)光器件封裝件的根據(jù)一個實施方案的顯示裝置。圖14b是示出在圖14a所示的顯示裝置中設(shè)置的光源的截面圖。參照圖14a和圖14b，根據(jù)實施方案的顯示裝置可以包括背光單元、液晶顯示面板860、頂蓋870和固定構(gòu)件850。背光單元可以包括底蓋810、設(shè)置在底蓋810的預(yù)定區(qū)域中的發(fā)光模塊880、設(shè)置在底蓋810的前面的反射板820、設(shè)置在反射板820的前面以將從發(fā)光模塊880發(fā)出的光導(dǎo)向顯示裝置的前面的導(dǎo)光板830、以及設(shè)置在導(dǎo)光板830的前面的光學(xué)構(gòu)件840。液晶顯示裝置860可以設(shè)置在光學(xué)構(gòu)件840的前面，并且頂蓋870可以設(shè)置在液晶顯示面板860的 前面。固定構(gòu)件850可以設(shè)置在底蓋810與頂蓋870之間，以將底蓋810和頂蓋870彼此固定。導(dǎo)光板830可以引導(dǎo)從發(fā)光模塊880發(fā)出的光以將其投射作為表面光源。設(shè)置在導(dǎo)光板830后面的反射板820可以朝向?qū)Ч獍?30反射從發(fā)光模塊880發(fā)出的光，以提高發(fā)光效率。在此，如圖所示，反射板820可以是獨立的元件，或者反射光820可以通過利用具有高反射率的材料涂覆導(dǎo)光板830的后面或者底蓋810的前面來設(shè)置。在此，反射板820可以由可用于超薄型的具有高反射率的材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)形成。導(dǎo)光板830可以使從發(fā)光模塊880發(fā)出的光分散，以將光均一地分布到液晶顯不裝置的整個屏幕區(qū)域。因此，導(dǎo)光板830可以由具有高折射率和高透射率的材料如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)或聚乙烯(PE)形成。光學(xué)構(gòu)件840可以設(shè)置在導(dǎo)光板830上從而以預(yù)定角度擴(kuò)散從導(dǎo)光板830發(fā)出的光。光學(xué)構(gòu)件840可以使得由導(dǎo)光板830引導(dǎo)的光能夠朝向液晶顯不面板860均一地福射?？梢赃x擇性地多層層疊光學(xué)片如擴(kuò)散片、棱鏡片或者保護(hù)片或者可以使用微透鏡陣列作為光學(xué)構(gòu)件840。此時，可以使用多個光學(xué)片，并且光學(xué)片可以由透明樹脂如丙烯酰基樹月旨、聚氨酯樹脂或者硅樹脂形成。如上所述，可以在上述棱鏡片中設(shè)置磷光體片。液晶顯示面板860可以設(shè)置在光學(xué)構(gòu)件840的前面。在此，明顯的是，可以設(shè)置需要光源的其它類型的顯示裝置，而非液晶顯示面板860。并且可以在底蓋810上設(shè)置反射板820，并且可以在反射板820上設(shè)置導(dǎo)光板830。反射板820可以與散熱構(gòu)件(未示出)直接接觸。發(fā)光模塊880可以包括發(fā)光器件封裝件882和印刷電路板881。發(fā)光器件封裝件882可以安裝在印刷電路板881上。在此，發(fā)光器件封裝件882可以是上述實施方案中的任一種。印刷電路板881可以接合在支架812上。在此，支架812可以由具有高導(dǎo)熱率的能夠固定發(fā)光器件封裝件882的預(yù)定的材料形成。雖然圖中沒有示出，但是可以在支架812與發(fā)光器件封裝件882之間設(shè)置熱墊，以使得能夠平穩(wěn)地進(jìn)行傳熱。如圖所示，支架812可以形成為“ L ”形狀。底蓋810可以支撐水平部812a，垂直部812b可以固定印刷電路板881。雖然已經(jīng)參照大量示意性實施方案描述了實施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本公開內(nèi)容的原理的精神和范圍內(nèi)設(shè)計出大量其它的修改和實施方案。更具體地，可以在本公開內(nèi)容、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對主題組合排列的部件和/或排列進(jìn)行各種變化和修改。除了部件和/或排列方面的變化和修改，替選用途對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說也是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層； 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的有源層，所述有源層包括量子阱層和量子勢壘層， 其中各個所述量子勢壘層包括第一勢壘層和設(shè)置在所述第一勢壘層之間的第二勢壘層；并且 所述第二勢壘層的能帶隙大于所述量子阱層的能帶隙并且小于所述第一勢壘層的能帶隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光器件，其中所述第一勢壘層為其中電子或空穴隧穿的層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第一勢壘層的能帶隙大于或等于所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙和所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第一勢壘層的能帶隙小于所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙和所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的能帶隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第一勢壘層的能帶隙彼此相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光器件，其中所述第一勢壘層的能帶隙是均一的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層的能帶隙彼此相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層的能帶隙是均一的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的發(fā)光器件，其中量子阱層含有銦并且所述第一勢壘層和所述第二勢壘層中的至少之一含有銦。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層的銦含量大于所述第一勢壘層的銦含量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層的銦含量大于所述量子阱層的銦含量。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的發(fā)光器件，其中各個所述量子阱層具有經(jīng)驗式 InxGahN (O. 14 彡 x 彡 O. 15)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光器件，其中各個所述第一勢壘層具有經(jīng)驗式InxGa1^N (O ^ x < O. 05)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層具有經(jīng)驗式InxGahN (O. 05 彡 x 彡 O. I)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項所述的發(fā)光器件，其中各個第一勢壘層的厚度為Inm或更小。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層的厚度為5nm或更小。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至16中任一項所述的發(fā)光器件，還包括設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層下的襯底； 設(shè)置在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的導(dǎo)電層； 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第一電極；以及 設(shè)置在所述導(dǎo)電層上的第二電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至17中任一項所述的發(fā)光器件，還包括 設(shè)置在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層下的歐姆層； 設(shè)置在所述歐姆層下的反射層； 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第一電極；以及 設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)表面上的鈍化層。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至18中任一項所述的發(fā)光器件，其中主勢壘層為非發(fā)光層。
20.根據(jù)權(quán)利要求I至19中任一項所述的發(fā)光器件，其中所述第二勢壘層的能帶隙大于所述量子阱層中的電子的第一能級和空穴的第一能級之間的差。
全文摘要
公開了一種發(fā)光器件，包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的有源層，有源層包括量子阱層和量子勢壘層，其中各個量子勢壘層包括第一勢壘層和設(shè)置在第一勢壘層之間的第二勢壘層，并且第二勢壘層的能帶隙大于量子阱層的能帶隙并且小于第一勢壘層的能帶隙。
文檔編號H01L33/06GK102832305SQ20121006033
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者韓大燮, 文用泰, 沈鐘寅 申請人:Lg伊諾特有限公司, 漢陽大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)埃麗卡校區(qū)