不需要顏色轉(zhuǎn)換的白色納米發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】含有遍布LED芯片的發(fā)射區(qū)上的不同直徑的納米柱陣列的納米-LED能夠發(fā)射寬譜帶的白色或幾乎白色的光。因?yàn)楦髦鶕?jù)其直徑和應(yīng)變狀態(tài)而在不同波長(zhǎng)下發(fā)射光，器件的總發(fā)射光譜特性為各個(gè)光譜的組合，產(chǎn)生寬譜帶發(fā)射。通過控制所述不同直徑納米柱的分布可將光譜形狀定制成不同色調(diào)的白色發(fā)射。所述納米柱通過納米球平版印刷術(shù)圖案化。
【專利說明】不需要顏色轉(zhuǎn)換的白色納米發(fā)光二極管
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求保護(hù)2012年5月24日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/651，362的權(quán)益，其全文通過引用結(jié)合到本文中來(lái)。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本文公開的主題涉及發(fā)光二極管(LED)器件。
[0003]背景
LEDs為通過使注入的電子和空穴復(fù)合輻射地發(fā)射光的光電器件。根據(jù)在特定光電器件中活性材料的帶隙，LEDs可在從紫外到紅外的寬波長(zhǎng)范圍發(fā)射。然而，主要感興趣的光波長(zhǎng)為在可見區(qū)中的那些。人眼看得見LEDs發(fā)射的在可見光譜(通常為約400nm(紫色)至約700nm(紅色))范圍內(nèi)的光，且因此這樣的光可用于照明目的。發(fā)射可見光的LEDs也可用于提供目視指示器(visible indicator)。
[0004]為了發(fā)射在可見波長(zhǎng)下的光，許多LEDs使用來(lái)自周期表的III和V族的元素構(gòu)造。這些元素中的三⑶種為鎵(Ga)、銦(In)和氮(N)。這類材料摻雜了“雜質(zhì)”，即，少量選自周期表的其他行的材料，以產(chǎn)生電活性，這繼而經(jīng)由電子從導(dǎo)電態(tài)到價(jià)態(tài)的復(fù)合而產(chǎn)生光。
[0005]上述器件稱為屬于(In，Ga)N材料類型。由該類型材料制造的LEDs包括單色LEDs，其在單光譜峰和窄線寬(例如，約30nm)下發(fā)射。使用(In, Ga)N材料體系制造的LEDs可通過改變?cè)谠摬牧象w系中的銦組成制造成發(fā)射約380nm(近UV)至約580nm( S卩，綠色)的單色光。常將單色LEDs用作僅需要單色的燈光指示器。
[0006]另一方面，純白光為寬譜帶光，即多色光。其不能用單個(gè)LED直接產(chǎn)生。然而，如果可將LED制造成在多個(gè)離散波長(zhǎng)或多個(gè)相對(duì)連續(xù)波長(zhǎng)帶下產(chǎn)生光，則所得光譜仍然可視為多色的且自這類LED發(fā)射的光在人眼看來(lái)是白色的。
[0007]對(duì)于照明目的，白光通常優(yōu)選優(yōu)于非白光。作為發(fā)光器件，LEDs在發(fā)光效率、壽命、穩(wěn)定性和環(huán)保性方面優(yōu)于白熾燈和熒光管。
[0008]目前，有兩種主要或首要的制造寬譜帶LED光源的方法。第一種方法利用熒光體來(lái)“降色(color down)”轉(zhuǎn)換。在暴露于某些輻射波長(zhǎng)時(shí)發(fā)射光的磷光材料在傳統(tǒng)上在發(fā)光二極管(LEDs)中用于顏色轉(zhuǎn)換。器件可發(fā)射高能光子，且熒光體可吸收該高能光子且隨后再發(fā)射低能且因此不同顏色的光子。
[0009]這類熒光體吸收較短波長(zhǎng)的光子且再發(fā)射較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子。對(duì)于白光發(fā)射，可使用發(fā)綠光熒光體和發(fā)紅光熒光體。應(yīng)該觀察到任何形式的顏色轉(zhuǎn)換都涉及能量損耗。雖然綠色熒光體可具有高達(dá)90%的量子效率，但紅色熒光體的量子效率通常限于約40%。這繼而解釋成低功率轉(zhuǎn)換效率(wall-plug efficiency) ?
[0010]在這種降色轉(zhuǎn)換方案中，可將諸如在460nm (藍(lán)色)下發(fā)射的InGaN LED的較短波長(zhǎng)的單色LED用作激發(fā)光源。這類光可用于在諸如綠色和紅色的較長(zhǎng)波長(zhǎng)下發(fā)射的熒光體中激發(fā)熒光。所得光由來(lái)自可見光譜的不同部分的成分構(gòu)成，且因此被視為寬譜帶光。因?yàn)闊晒怏w粒子小(例如，在納米尺度上)且肉眼無(wú)法區(qū)別，所以如果不同顏色的比例是恰當(dāng)?shù)?，則發(fā)射的光表現(xiàn)為白色。該形式的白光產(chǎn)生與熒光管中采用的形式類似。
[0011]然而，存在與熒光體相關(guān)的許多缺點(diǎn)，包括壽命有限、斯托克斯波能(Stokes-waveenergy)損耗、可靠性低和發(fā)光效率低。
[0012]制造寬譜帶LED光源的另一方法是將多個(gè)離散的LED芯片安裝到單個(gè)封裝中，其各自發(fā)出不同的顏色。這些器件常稱作多芯片LEDs，其中將發(fā)射光的原色(即，藍(lán)色、綠色和紅色)的LEDs安裝到單個(gè)封裝上。然而，使用該技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的“白”光發(fā)射。各LED芯片的尺寸通常超過100微米，而LED芯片的間隔也為同樣的數(shù)量級(jí)。因此，顏色不是均勻的，且因此對(duì)于肉眼表現(xiàn)為離散的顏色，除非放置在非常遠(yuǎn)的距離處，但這時(shí)LED的強(qiáng)度極大地下降了。
[0013]概要
本發(fā)明的實(shí)施方案提供了可用于利用和制造包括嵌入在LED的有源區(qū)內(nèi)的納米尺度結(jié)構(gòu)集合體(ensemble)的固態(tài)光源的方法和系統(tǒng)。還提供了制造其的方法。這類固態(tài)光源能夠發(fā)射多色光或基本多色光。這類LED器件可包括經(jīng)由自頂向下的技術(shù)制造的具有連續(xù)直徑(即，變化的直徑)的納米尺度柱結(jié)構(gòu)的陣列。具有特定直徑或在一定直徑范圍內(nèi)的各納米尺度柱結(jié)構(gòu)在與具有其他直徑或直徑范圍的其他納米尺度柱結(jié)構(gòu)稍微不同的波長(zhǎng)下發(fā)射光。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方案中，半導(dǎo)體發(fā)光二極管可包括發(fā)光區(qū)，且所述發(fā)光區(qū)可包括尺寸不均勻的納米柱的陣列。所述納米柱可使用自頂向下的方法形成。
[0015]在一個(gè)實(shí)施方案中，可使用納米球平版印刷術(shù)以將本文所述的納米-LED納米圖案化?？沙洚?dāng)用于圖案轉(zhuǎn)移的平版印刷掩模以形成納米柱的納米球涂層可通過混合各種納米球膠體溶液且隨后將溶液涂布到LED表面上來(lái)制備。
[0016]附圖簡(jiǎn)述
參考下圖，描述非限制性且非窮舉性的方面，其中除非另作說明，否則在各圖中相同的參考數(shù)字是指相同的部件。
[0017]圖1為包括具有不同的直徑、但基本類似的高度的柱結(jié)構(gòu)集合體的納米結(jié)構(gòu)化LED表面的透視圖；
圖2示出了涂布在LED晶片頂部的兩種不同直徑的納米球；
圖3示出了具有一定直徑范圍的納米柱；
圖4示出了納米球圖案向LED晶片的轉(zhuǎn)移；
圖5表示含有納米柱的平面化陣列的LED器件，其具有電極；
圖6表示具有800nm-4l.! m的直徑范圍的納米柱的發(fā)射波長(zhǎng)的圖表。
[0018]詳述
本發(fā)明的實(shí)施方案提供了可用于利用和制造包括嵌入在LED的有源區(qū)內(nèi)的納米尺度結(jié)構(gòu)集合體的固態(tài)光源的方法和系統(tǒng)。還提供了制造其的方法。這類固態(tài)光源能夠發(fā)射多色光或基本多色光。這類LED器件可包括經(jīng)由自頂向下的技術(shù)制造的具有連續(xù)直徑(即，變化的直徑)的納米尺度柱結(jié)構(gòu)的陣列。具有特定直徑或在一定直徑范圍內(nèi)的各納米尺度柱結(jié)構(gòu)在與具有其他直徑或直徑范圍的其他納米尺度柱結(jié)構(gòu)稍微不同的波長(zhǎng)下發(fā)射光。
[0019]各個(gè)柱的尺度太小以致于不能由人眼光學(xué)辨析?？偲饋?lái)說，包括不同尺寸的納米柱集合體的有源區(qū)發(fā)射對(duì)應(yīng)于不同色調(diào)的白光的寬譜帶光譜的光,其光譜內(nèi)容可通過改變納米柱尺度和密度調(diào)節(jié)。
[0020]負(fù)責(zé)輻射復(fù)合的區(qū)域或基于氮化物的LED的發(fā)光有源區(qū)可包括多個(gè)InGaN阱GaN勢(shì)壘量子阱結(jié)構(gòu)，其由于GaN與襯底(例如，藍(lán)寶石襯底)之間的晶格失配以及在阱與勢(shì)壘層之間的晶格失配而總是加壓應(yīng)變。在LED晶片上的引發(fā)應(yīng)變因此強(qiáng)烈地取決于銦(In)組分，其繼而決定發(fā)射波長(zhǎng)。在較高In組成下，有源區(qū)變得更容易發(fā)生應(yīng)變，同時(shí)降低InxGa1J合金的帶隙能量。因?yàn)榘l(fā)射波長(zhǎng)與其帶隙能量成反比，所以較長(zhǎng)波長(zhǎng)的InGaN/GaN發(fā)射體總是比基于相同材料體系的較短波長(zhǎng)發(fā)射體的應(yīng)變程度更大。
[0021]InGaN/GaN量子阱(QW)的納米構(gòu)造對(duì)應(yīng)變的局部松弛作出貢獻(xiàn)，引起光譜藍(lán)移。在納米結(jié)構(gòu)中，靠近表面區(qū)的原子不受周圍原子約束，允許更大程度的原子位移?；诎ㄍㄟ^納米球平版印刷術(shù)、隨后等離子蝕刻對(duì)納米柱的自頂向下的納米圖案化的研究，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，藍(lán)移或應(yīng)變松弛的程度強(qiáng)烈地取決于納米柱直徑。所述納米柱可為應(yīng)變松弛納米柱。
[0022]本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，譜移的程度不僅僅取決于物理尺度，晶片的波長(zhǎng)(與量子阱的內(nèi)部應(yīng)變(built-1n stain)相關(guān))以及加工方法(例如，是自頂向下還是自底向上；蝕刻的類型和能量)可產(chǎn)生顯著的差異。
[0023]在一個(gè)實(shí)施方案中，可采用納米球平版印刷術(shù)(NSL)用于納米-LED的納米圖案化。納米球的使用具有許多不同的優(yōu)點(diǎn)，包括但不限于:(I)其對(duì)于納米制造是低成本的自組裝方法；(2)其為圖案化的平行方法，一次產(chǎn)生大面積；(3)其能夠生成密堆積的納米部件；(4)其允許借助于尺寸不同的納米球控制尺度；和(5)可通過在圖案轉(zhuǎn)移之前修改納米球圖案(通過蝕刻或另外方式)實(shí)現(xiàn)另外的非密堆積的圖案。
[0024]在供選的實(shí)施方案中，可使用其他納米-圖案化技術(shù)，其包括但不限于電子束平版印刷術(shù)或納米壓印平版印刷術(shù)。但是，生產(chǎn)量、靈活性和成本不可與NSL競(jìng)爭(zhēng)。
[0025]在某些實(shí)施方案中，尺寸不同的密堆積納米球單層的涂布可通過旋涂、垂直沉積或噴墨印刷實(shí)現(xiàn)。
[0026]為了實(shí)現(xiàn)可能最寬的光譜寬譜帶發(fā)射，兩個(gè)因素是關(guān)鍵的:LED晶片的目標(biāo)發(fā)射波長(zhǎng)應(yīng)該盡可能地長(zhǎng)(例如，> 560nm)，且應(yīng)變松弛的程度應(yīng)該盡可能地大。具有這種高In含量的晶片總是高應(yīng)變，且可經(jīng)由納米構(gòu)造預(yù)期大光譜藍(lán)移。
[0027]在應(yīng)變松弛的情況下，與應(yīng)變的QWs相比較(即，與常規(guī)LED器件相比較)，Qff LED的內(nèi)部量子效率將較高。另外，納米構(gòu)造的表面將大大增強(qiáng)光提取，使得總器件效率將較高(與常規(guī)LED器件相比較)。納米柱的另一增加的益處為它們對(duì)注入電流不敏感，確保在所有電流水平下都保持發(fā)射波長(zhǎng)。起始LED應(yīng)當(dāng)含有高In含量，InGaN/GaN QWs具有大于540nm的中心發(fā)射波長(zhǎng)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施方案中，所述QW LED的內(nèi)部量子效率可為以下值中的任一個(gè)、大約為以下值中的任一個(gè)或至少為以下值中的任一個(gè):65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述QW LED的光提取效率可為以下值中的任一個(gè)、大約為以下值中的任一個(gè)或至少為以下值中的任一個(gè):65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%。
[0029]圖1示出了包括具有不同直徑102A-102D的柱結(jié)構(gòu)100的集合體或組的納米構(gòu)造的LED表面。參考圖1，納米柱100的尺寸不均勻，從而它們并非全部具有相同的尺寸?？煽吹街Y(jié)構(gòu)為圓柱形或基本圓柱形，且彼此平行或基本平行。它們可形成在襯底106上。在一個(gè)實(shí)施方案中，襯底106為包括P-型GaN頂部接觸層、InGaN/GaN量子阱、η-型GaN接觸層和生長(zhǎng)在合適襯底(例如，藍(lán)寶石、SiC或Si)上的無(wú)摻雜的GaN的LED晶片。
[0030]所述柱具有高度尺度104。多個(gè)柱的高度104足夠高，使得LED結(jié)構(gòu)的發(fā)光InGaN/GaN量子阱嵌入這些柱內(nèi)。如果該高度小的話，柱表面積與其體積的比率變大。原子，特別是在表面區(qū)上或靠近表面區(qū)的那些原子，不受周圍原子約束，具有被替代的自由度，導(dǎo)致由晶格失配的外延引起的內(nèi)部應(yīng)變的松弛。
[0031]納米球平版印刷術(shù)是針對(duì)大尺度納米圖案化的實(shí)用方法，其能夠形成二維和三維納米結(jié)構(gòu)。均勻球粒能夠在大面積上自組裝成有序的六角形陣列；這類納米球單層充當(dāng)優(yōu)異的硬掩模以將柱圖案轉(zhuǎn)移到LEDs的表面上。
[0032]納米球?yàn)橛砂ǖ幌抻谘趸铩⒔饘俸途酆衔锏母鞣N材料合成的球形粒子。
[0033]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將納米球平版印刷術(shù)用作形成納米柱的方法，其中不同的納米柱具有不同或變化的直徑。為了實(shí)現(xiàn)多色發(fā)射，確定納米柱直徑應(yīng)該在約50nm-約500nm范圍內(nèi)。在許多實(shí)施方案中，為了高蝕刻選擇性，所述納米球由硬材料制成。所述硬材料包括但不限于二氧化硅或氧化鋁。
[0034]在許多實(shí)施方案中，充當(dāng)用于將圖案轉(zhuǎn)移到LED晶片上以形成納米柱的平版印刷掩模的納米球涂層可通過混合各種納米球膠體溶液且隨后將溶液涂布到LED表面上來(lái)制備。所述涂料可經(jīng)由不同方法施用到納米柱。
[0035]在一個(gè)實(shí)施方案中，可將所述納米球膠體溶液進(jìn)料到噴墨印刷機(jī)(例如，壓電噴墨印刷機(jī))的印刷頭中。分配速率和速度可通過控制對(duì)器件的電壓脈沖和形狀以及固持樣品的轉(zhuǎn)變階段的速度和路徑來(lái)準(zhǔn)確地控制。
[0036]在另一實(shí)施方案中，所述納米球膠體溶液可通過旋涂施用或形成。膠體懸浮液隨后通過機(jī)械微移液分配到LED樣品表面上。納米球在以特定速度和持續(xù)時(shí)間旋涂時(shí)橫向鋪展，其必須根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化，在樣品上自組裝成單層。在低旋轉(zhuǎn)速度下，納米球聚集成多層，使得其不適合平版印刷掩蔽。相反地，在極高的旋轉(zhuǎn)速度下，納米球被甩離晶片。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，旋涂可使用1.5 μ L膠體懸浮液在100rpm下進(jìn)行5分鐘。
[0037]在另一實(shí)施方案中，可使用垂直沉積來(lái)組裝尺寸不同的球的單層。通過將晶片擱置在小瓶的側(cè)壁上而浸潰到納米球溶液中，隨后將其放置在烘箱中?？蓪⒃摵嫦浔３衷诤愣囟?例如，40°C)下且經(jīng)一段時(shí)間(例如，3小時(shí))可具有穩(wěn)定的空氣流供應(yīng)。該溶液最后蒸發(fā)，留下納米球在晶片的表面上自組裝成單層。
[0038]圖2表示通過旋涂涂布在LED晶片的p_GaN頂部表面上的兩種不同直徑的納米球202,204的平面圖200。
[0039]圖3示出了具有寬范圍直徑302A-302E的納米柱300。在圖3中示出的納米柱的圖案從其尺度大致對(duì)應(yīng)于在圖2中顯示的納米柱尺度的納米球陣列轉(zhuǎn)移。
[0040]圖4表示納米球圖案轉(zhuǎn)移到LED晶片。參考圖4，納米球單層402由于其耐蝕刻性而可充當(dāng)硬平版印刷掩模，其圖案可通過干式蝕刻轉(zhuǎn)移到LED晶片，如在圖4中所示。應(yīng)該選擇蝕刻深度404，使得蝕刻劑406在InGaN/GaN Qff層408下面的LED晶片的η-摻雜GaN層上終止，從而MQWs位于這些柱內(nèi)且隨后可形成η-接觸。
[0041]如在圖4中所示，納米球圖案的轉(zhuǎn)移可通過許多蝕刻方法中的一種實(shí)現(xiàn)，這些蝕刻方法包括但不限于等離子體蝕刻、離子蝕刻和激光蝕刻。各方法的侵蝕性不同，從而應(yīng)變松弛的程度可不同，因?yàn)殡x子滲透到晶格中的程度不同。
[0042]在納米柱形成在LED晶片上的情況下，各個(gè)柱的P-GaN層的互連是重要的，從而可同時(shí)發(fā)生向所有柱的電注入。這可經(jīng)由多種方法中的一種實(shí)現(xiàn)。
[0043]在一個(gè)實(shí)施方案中，可進(jìn)行利用間隙-填充材料(例如，旋涂玻璃)以使表面變平的表面平面化，暴露頂部P-接觸區(qū)。諸如銦-錫-氧化物(Ι--)或Ni/Au的光學(xué)半透明電流散布層可使柱電互連以便電致發(fā)光操作。
[0044]在一個(gè)實(shí)施方案中，透明導(dǎo)電ITO薄膜的使用可充當(dāng)該互連層。
[0045]在另一實(shí)施方案中，可使用P-型GaN層在納米柱之上通過外延橫向過度生長(zhǎng)而生長(zhǎng)來(lái)平面化。
[0046]可限定并沉積η-型電極和P-型電極以完成器件制造。該器件在該階段準(zhǔn)備用于電致發(fā)光操作。圖5示出了一種這樣的器件，其含有經(jīng)由平面化層504的納米柱502的平面化陣列，其具有兩個(gè)電極510和512。納米柱可形成在襯底508頂部。
[0047]當(dāng)將電流電注入柱中時(shí)，光從嵌入各納米柱內(nèi)的各個(gè)MQW區(qū)408發(fā)射。然而，因?yàn)樵谥械腗QWs具有不同的直徑且因此具有不同程度的應(yīng)變松弛，所以發(fā)射波長(zhǎng)將根據(jù)直徑而不同。圖6表示通過離子束蝕刻圖案化的具有800nm-4ym的直徑范圍的納米柱的發(fā)射波長(zhǎng)的圖表，其中觀察到60nm大的光譜藍(lán)移。
[0048]通過設(shè)計(jì)具有寬范圍直徑的納米柱，來(lái)自納米柱的發(fā)射光譜將交疊以形成對(duì)應(yīng)于白光的寬譜帶連續(xù)光譜。使用該方法，可在不需要顏色轉(zhuǎn)換的情況下發(fā)射均勻的白光。
[0049]本文提到或引用的所有專利、專利申請(qǐng)、臨時(shí)申請(qǐng)和出版物通過全文引用結(jié)合到本文中，包括所有圖和表，其引用的程度不會(huì)使得它們與本說明書的明確教導(dǎo)不一致。
[0050]雖然在本文中已經(jīng)使用各種方法和系統(tǒng)描述并示出了某些例示性技術(shù)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離所要求保護(hù)主題的情況下，可以進(jìn)行各種其他改進(jìn)，且可用等價(jià)物替代。另外，可在不偏離本文所述的中心理念的情況下進(jìn)行許多改進(jìn)以使特定的情形適合所要求保護(hù)主題的教導(dǎo)。因此，所要求保護(hù)主題意欲不限于所公開的特定實(shí)施例，而是這類所要求保護(hù)的主題還可包括落入隨附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案及其等價(jià)物。
【權(quán)利要求】
1.半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其包括: 發(fā)光區(qū)，其中所述發(fā)光區(qū)包括使用自頂向下的方法形成的尺寸不均勻的納米柱的陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱使用含有不同直徑的納米球的膠體溶液通過納米球平版印刷術(shù)圖案化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述納米球包含選自二氧化硅和氧化鋁的至少一種耐蝕刻材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述納米球膠體溶液分散到LED晶片或芯片的表面上，形成單層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述納米球的單層使用選自旋涂、垂直沉積和噴墨印刷的至少一種技術(shù)分散。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱通過電子束平版印刷術(shù)、離子束平版印刷術(shù)、光學(xué)平版印刷術(shù)或納米壓印平版印刷術(shù)圖案化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱通過經(jīng)由等離子體蝕刻將納米尺度圖案轉(zhuǎn)移到LED晶片或芯片上形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱通過直寫式聚焦離子束蝕刻或激光燒蝕直接形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其還包括: 襯底，其中所述襯底包含藍(lán)寶石或硅中的至少一種；和 高應(yīng)變的基于GaN的LED結(jié)構(gòu)，其生長(zhǎng)在所述襯底上且具有InGaN/GaN量子阱作為發(fā)光區(qū)， 其中所述尺寸不均勻的納米柱形成在所述高應(yīng)變的基于GaN的LED結(jié)構(gòu)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱具有使得所述LED結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)嵌入所述柱內(nèi)的高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱的晶體結(jié)構(gòu)部分地應(yīng)變松弛，從而發(fā)生光譜藍(lán)移。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱的光譜藍(lán)移取決于應(yīng)變松弛。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述尺寸不均勻的納米柱通過平面化互連，其中所述平面化通過選自間隙填充、使用導(dǎo)電薄膜和通過隨后在柱陣列上冠狀物的外延橫向再生長(zhǎng)的一種或多種方法進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中，當(dāng)注入電流使其通過所述發(fā)光區(qū)時(shí)，光從所述尺寸不均勻的納米柱發(fā)射。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中，當(dāng)注入電流使其通過所述發(fā)光區(qū)時(shí)，不同波長(zhǎng)的光從不同直徑的納米柱發(fā)射。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中從各納米柱發(fā)射的光取決于所述納米柱的應(yīng)變松弛和直徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中從尺寸不同的納米柱發(fā)射的光的波長(zhǎng)交疊以提供多色發(fā)射。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述多色發(fā)射經(jīng)由起始晶片材料來(lái)控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述多色發(fā)射通過用于使所述納米柱圖案化的納米球的直徑來(lái)控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述多色發(fā)射通過形成具有不同應(yīng)變松弛的納米柱來(lái)控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述納米柱是應(yīng)變松弛的并構(gòu)造成提供高內(nèi)部量子效率和高光提取效率。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中所述納米柱是應(yīng)變松弛的，且其中來(lái)自所述應(yīng)變松弛的納米柱的發(fā)射相對(duì)于變化的注入電流產(chǎn)生降低的譜移。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104396028SQ201380026961
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月24日
【發(fā)明者】蔡凱威 申請(qǐng)人:香港大學(xué)