本發(fā)明涉及白光光源的制備方法。

背景技術(shù)：

目前在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，白光光源一般由兩種方式得到，一種是：采用發(fā)光二極管(藍(lán)光、紫外)作為光源，在發(fā)光二極管上覆蓋熒光粉材料。利用發(fā)光二極管輻射出來的光激發(fā)熒光粉，熒光粉產(chǎn)生的光與發(fā)光二極管的光進(jìn)行混合，形成白光；另外一種是采用紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光二極管直接混色形成白光。發(fā)光二極管形成的白光光源，雖然在發(fā)光效率、壽命以及維護(hù)等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的照明光源(白熾燈、日光燈等)，但是發(fā)光二極管也存在在大電流工作條件下功率衰退的現(xiàn)象，發(fā)光效率對散熱工程的依賴較大。激光激發(fā)白光效率高，較發(fā)光二極管節(jié)能50％以上。目前激光白光主要以藍(lán)光或紫外光激光器激發(fā)紅、黃光熒光粉合成白光，另外一種方式是紅色、藍(lán)色以及綠色激光器三色混合白光。目前激光激發(fā)白光光源顯色指數(shù)較低，色溫不可調(diào)，這對于進(jìn)一步發(fā)展激光白光照明是個瓶頸。因此本發(fā)明采用藍(lán)光或紫外光激光器，結(jié)合波長可調(diào)的特性，激發(fā)熒光粉制備激光白光光源，實現(xiàn)色溫可調(diào)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明解決的問題為：提供一種波長可調(diào)的激光白光光源，實現(xiàn)白光色溫以及顯色指數(shù)可調(diào)的制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種白光光源的制備方法，包括步驟如下：

a、制備激光器芯片：

a1、選取襯底，在襯底向上外延源區(qū)結(jié)構(gòu)，源區(qū)結(jié)構(gòu)從下而上依次設(shè)置n型氮化鎵層、下波導(dǎo)層、下非摻雜氮化鎵層、多量子阱層；

a2、在多量子阱層表面濺射介質(zhì)膜，掩膜光刻，利用干法刻蝕方法對多量子阱層進(jìn)行刻蝕，使下非摻雜氮化鎵層和多量子阱層形成臺階結(jié)構(gòu)；

a3、在下非摻雜氮化鎵層上掩膜光刻出光柵區(qū)窗口，在光柵區(qū)窗口利用激光全息曝光技術(shù)制備光柵區(qū)；

a4、在下非摻雜氮化鎵層的光柵區(qū)上外延覆蓋銦鎵氮層；

a5、清洗多量子阱層表面的介質(zhì)膜，在銦鎵氮層上方依次外延上非摻雜氮化鎵層、上波導(dǎo)層、p型氮化鎵接觸層；

a6、在襯底上方掩膜光刻出單脊條形結(jié)構(gòu)，利用干法刻蝕法在單脊條形的上端形成高阻隔離區(qū)，高阻隔離區(qū)為凹槽結(jié)構(gòu)；濺射介質(zhì)膜，腐蝕掉高阻隔離區(qū)的介質(zhì)膜，利用離子注入方法在高阻隔離區(qū)形成高阻；在單脊條形上端高阻隔離區(qū)的兩側(cè)開出p型電極窗口，在p型電極窗口上濺射p面電極；高阻隔離區(qū)一側(cè)為p面電極的有源區(qū)電極，另一側(cè)為p面電極的波長調(diào)諧區(qū)電極；

a7、從襯底上加工出激光器芯片；對激光器芯片底部，即n型氮化鎵層底部濺射n面電極；沿著半導(dǎo)體晶體材料解理面對激光器芯片進(jìn)行解理，制備出整個激光器芯片；

b、將制備好的激光器芯片利用金屬共晶焊技術(shù)置于高散熱的基板上，將基板固定在激光器管殼上；

c、將激光器發(fā)出的點光源通過光學(xué)儀器組件進(jìn)行擴(kuò)散至面光源，然后激發(fā)熒光粉形成白光，通過對注入到p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極進(jìn)行改變，實現(xiàn)白光色溫和顯色指數(shù)的調(diào)整。

進(jìn)一步，所述的步驟a1中的襯底為藍(lán)寶石、碳化硅、硅其中一種。

進(jìn)一步，采用藍(lán)寶石作為襯底時，利用激光剝離技術(shù)把激光器芯片進(jìn)行分離；采用n型碳化硅或硅作為襯底時，利用物理減薄工藝得到激光器芯片。

進(jìn)一步，所述的步驟a6中的p面電極上端形成一個高阻隔離區(qū)；高阻隔離區(qū)一側(cè)為p面電極為有源區(qū)電極，高阻隔離區(qū)另一側(cè)為p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極。

進(jìn)一步，所述的步驟a6中的p面電極上端形成兩個高阻隔離區(qū)；兩個高阻隔離區(qū)的中間為有源區(qū)電極，兩個高阻隔離區(qū)的外側(cè)為波長調(diào)諧區(qū)電極。

進(jìn)一步，所述有源區(qū)電極長度300～1000μm，波長調(diào)諧區(qū)電極的長度100～250μm，高阻隔離區(qū)長度30～50μm；單脊條形寬度5μm。

進(jìn)一步，所述的介質(zhì)膜為二氧化硅或氮化硅。

進(jìn)一步，所述的步驟b基板由鋁或銅金屬材料制成。

進(jìn)一步，所述步驟a4中的銦鎵氮層的厚度30～80nm，禁帶寬度大于多量子阱層的禁帶寬度。

進(jìn)一步，所述步驟a3光柵區(qū)窗口長度為100～300μm。

本發(fā)明的有益效果

1、本發(fā)明的制備方法集成有源區(qū)電極和波長調(diào)諧區(qū)電極，可將p面電極分2個區(qū)域，一個電極區(qū)域提供有源區(qū)足夠的增益，一個電極區(qū)域提供波長的連續(xù)可調(diào)，利用激射波長的連續(xù)可調(diào)，可以調(diào)節(jié)激射波長，使得激發(fā)熒光粉的光譜效率發(fā)生偏移，從而調(diào)節(jié)白光光源的色溫以及顯色指數(shù)，同時增加了波導(dǎo)耦合系數(shù)，提高了器件的性能和成品率。激光器與熒光粉通過光學(xué)器件形成非成像光學(xué)系統(tǒng)，激發(fā)熒光粉形成白光。

2、激光器與固化熒光粉非直接接觸，避免激光束能量集中導(dǎo)致的熒光粉受熱。

3、半導(dǎo)體激光器的響應(yīng)速度快，可以快速調(diào)節(jié)到所需的色溫以及顯色指數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明步驟a1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明步驟a2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明步驟a3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明步驟a4的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明步驟a5的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明步驟a6的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明步驟c的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明p面電極實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例1

一種白光光源的制備方法，如圖1至7所示，包括步驟如下：a、制備激光器芯片：a1、選取襯底1，襯底為藍(lán)寶石，在襯底1向上外延源區(qū)結(jié)構(gòu)，源區(qū)結(jié)構(gòu)從下而上依次設(shè)置n型氮化鎵層2、下波導(dǎo)層3、下非摻雜氮化鎵層4、多量子阱層5；a2、在多量子阱層5表面濺射介質(zhì)膜6，介質(zhì)膜6為二氧化硅或氮化硅，掩膜光刻，利用干法刻蝕方法對多量子阱層5進(jìn)行刻蝕，使下非摻雜氮化鎵層4和多量子阱層5形成臺階結(jié)構(gòu)；a3、在下非摻雜氮化鎵層4上掩膜光刻出光柵區(qū)窗口，光柵區(qū)窗口長度為100～300μm，在光柵區(qū)窗口利用激光全息曝光技術(shù)制備光柵區(qū)7；a4、在下非摻雜氮化鎵層4的光柵區(qū)7上外延覆蓋銦鎵氮層8；銦鎵氮層8的厚度30～80nm，禁帶寬度大于多量子阱層5的禁帶寬度；a5、清洗多量子阱層5表面的介質(zhì)膜6，在銦鎵氮層8上方依次外延上非摻雜氮化鎵層9、上波導(dǎo)層10、p型氮化鎵接觸層11；a6、在襯底1上方掩膜光刻出單脊條形結(jié)構(gòu)，利用干法刻蝕法在單脊條形的上端形成高阻隔離區(qū)12，高阻隔離區(qū)12為凹槽結(jié)構(gòu)；濺射介質(zhì)膜13，腐蝕掉高阻隔離區(qū)12的介質(zhì)膜13，利用離子注入方法在高阻隔離區(qū)12形成高阻；在單脊條形上端高阻隔離區(qū)12的兩側(cè)開出p型電極窗口，在p型電極窗口上濺射p面電極；高阻隔離區(qū)12一側(cè)為p面電極的有源區(qū)電極14，另一側(cè)為p面電極的波長調(diào)諧區(qū)電極15；本實施例p面電極上端形成一個高阻隔離區(qū)12；高阻隔離區(qū)12一側(cè)為p面電極為有源區(qū)電極14，高阻隔離區(qū)12另一側(cè)為p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極15；有源區(qū)電極14長度300～1000μm，波長調(diào)諧區(qū)電極15的長度100～250μm，高阻隔離區(qū)12長度30～50μm；單脊條形寬度5μm；a7、從襯底1上加工出激光器芯片，具體可利用激光剝離技術(shù)把激光器芯片進(jìn)行分離；對激光器芯片底部，即n型氮化鎵層2底部濺射n面電極16；沿著半導(dǎo)體晶體材料解理面對激光器芯片進(jìn)行解理，制備出整個激光器芯片；b、將制備好的激光器芯片利用金屬共晶焊技術(shù)置于高散熱的基板17上，基板17由鋁或銅金屬材料制成，將基板17固定在激光器管殼上；c、將激光器發(fā)出的點光源通過光學(xué)儀器組件18進(jìn)行擴(kuò)散至面光源，然后激發(fā)熒光粉19形成白光，通過對注入到p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極15進(jìn)行改變，實現(xiàn)白光色溫和顯色指數(shù)的調(diào)整。本發(fā)明的激光器為半導(dǎo)體激光器，為藍(lán)光或者紫外激光器。

實施例2

一種白光光源的制備方法，如圖1至7所示，包括步驟如下：a、制備激光器芯片：a1、選取襯底1，襯底1為n型碳化硅或硅，在襯底1向上外延源區(qū)結(jié)構(gòu)，源區(qū)結(jié)構(gòu)從下而上依次設(shè)置n型氮化鎵層2、下波導(dǎo)層3、下非摻雜氮化鎵層4、多量子阱層5；a2、在多量子阱層5表面濺射介質(zhì)膜6，介質(zhì)膜6為二氧化硅或氮化硅，掩膜光刻，利用干法刻蝕方法對多量子阱層5進(jìn)行刻蝕，使下非摻雜氮化鎵層4和多量子阱層5形成臺階結(jié)構(gòu)；a3、在下非摻雜氮化鎵層4上掩膜光刻出光柵區(qū)窗口，光柵區(qū)窗口長度為100～300μm，在光柵區(qū)窗口利用激光全息曝光技術(shù)制備光柵區(qū)7；a4、在下非摻雜氮化鎵層4的光柵區(qū)7上外延覆蓋銦鎵氮層8；銦鎵氮層8的厚度30～80nm，禁帶寬度大于多量子阱層5的禁帶寬度；a5、清洗多量子阱層5表面的介質(zhì)膜，在銦鎵氮層8上方依次外延上非摻雜氮化鎵層9、上波導(dǎo)層10、p型氮化鎵接觸層11；a6、在襯底1上方掩膜光刻出單脊條形結(jié)構(gòu)，利用干法刻蝕法在單脊條形的上端形成高阻隔離區(qū)，高阻隔離區(qū)為凹槽結(jié)構(gòu)；濺射介質(zhì)膜，腐蝕掉高阻隔離區(qū)12的介質(zhì)膜，利用離子注入方法在高阻隔離區(qū)12形成高阻；在單脊條形上端高阻隔離區(qū)12的兩側(cè)開出p型電極窗口，在p型電極窗口上濺射p面電極；高阻隔離區(qū)一側(cè)為p面電極的有源區(qū)電極14，另一側(cè)為p面電極的波長調(diào)諧區(qū)電極15；本實施例p面電極上端形成一個高阻隔離區(qū)12；高阻隔離區(qū)12一側(cè)為p面電極為有源區(qū)電極14，高阻隔離區(qū)另一側(cè)為p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極15；有源區(qū)電極14長度300～1000μm，波長調(diào)諧區(qū)電極15的長度100～250μm，高阻隔離區(qū)12長度30～50μm；單脊條形寬度5μm；a7、從襯底1上加工出激光器芯片，具體可利用物理減薄工藝得到激光器芯片；對激光器芯片底部，即n型氮化鎵層2底部濺射n面電極16；沿著半導(dǎo)體晶體材料解理面對激光器芯片進(jìn)行解理，制備出整個激光器芯片；b、將制備好的激光器芯片利用金屬共晶焊技術(shù)置于高散熱的基板17上，基板17由鋁或銅金屬材料制成，將基板17固定在激光器管殼上；c、將激光器發(fā)出的點光源通過光學(xué)儀器組件18進(jìn)行擴(kuò)散至面光源，然后激發(fā)熒光粉19形成白光，通過對注入到p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極15進(jìn)行改變，實現(xiàn)白光色溫和顯色指數(shù)的調(diào)整。本發(fā)明的激光器為半導(dǎo)體激光器，為藍(lán)光或者紫外激光器。

實施例3

一種白光光源的制備方法，如圖1至8所示，包括步驟如下：a、制備激光器芯片：a1、選取襯底1，襯底1為n型碳化硅或硅，在襯底1向上外延源區(qū)結(jié)構(gòu)，源區(qū)結(jié)構(gòu)從下而上依次設(shè)置n型氮化鎵層2、下波導(dǎo)層3、下非摻雜氮化鎵層4、多量子阱層5；a2、在多量子阱層5表面濺射介質(zhì)膜6，介質(zhì)膜6為二氧化硅或氮化硅，掩膜光刻，利用干法刻蝕方法對多量子阱層5進(jìn)行刻蝕，使下非摻雜氮化鎵層4和多量子阱層5形成臺階結(jié)構(gòu)；a3、在下非摻雜氮化鎵層4上掩膜光刻出光柵區(qū)窗口，光柵區(qū)窗口長度為100～300μm，在光柵區(qū)窗口利用激光全息曝光技術(shù)制備光柵區(qū)7；a4、在下非摻雜氮化鎵層4的光柵區(qū)7上外延覆蓋銦鎵氮層8；銦鎵氮層8的厚度30～80nm，禁帶寬度大于多量子阱層5的禁帶寬度；a5、清洗多量子阱層5表面的介質(zhì)膜，在銦鎵氮層8上方依次外延上非摻雜氮化鎵層9、上波導(dǎo)層10、p型氮化鎵接觸層11；a6、在襯底1上方掩膜光刻出單脊條形結(jié)構(gòu)，利用干法刻蝕法在單脊條形的上端形成高阻隔離區(qū)12，高阻隔離區(qū)12為凹槽結(jié)構(gòu)；濺射介質(zhì)膜13，腐蝕掉高阻隔離區(qū)12的介質(zhì)膜13，利用離子注入方法在高阻隔離區(qū)12形成高阻；在單脊條形上端高阻隔離區(qū)12的兩側(cè)開出p型電極窗口，在p型電極窗口上濺射p面電極；高阻隔離區(qū)12一側(cè)為p面電極的有源區(qū)電極14，另一側(cè)為p面電極的波長調(diào)諧區(qū)電極15；如圖8所示，本實施例p面電極上端形成兩個高阻隔離區(qū)12；兩個高阻隔離區(qū)12的中間為有源區(qū)電極14，兩個高阻隔離區(qū)的外側(cè)為波長調(diào)諧區(qū)電極15；有源區(qū)電極14長度300～1000μm，波長調(diào)諧區(qū)電極15的長度100～250μm，高阻隔離區(qū)12長度30～50μm；單脊條形寬度5μm；a7、從襯底1上加工出激光器芯片，具體可利用物理減薄工藝得到激光器芯片；對激光器芯片底部，即n型氮化鎵層2底部濺射n面電極16；沿著半導(dǎo)體晶體材料解理面對激光器芯片進(jìn)行解理，制備出整個激光器芯片；b、將制備好的激光器芯片利用金屬共晶焊技術(shù)置于高散熱的基板17上，基板17由鋁或銅金屬材料制成，將基板17固定在激光器管殼上；c、將激光器發(fā)出的點光源通過光學(xué)儀器組件18進(jìn)行擴(kuò)散至面光源，然后激發(fā)熒光粉19形成白光，通過對注入到p面電極為波長調(diào)諧區(qū)電極15進(jìn)行改變，實現(xiàn)白光色溫和顯色指數(shù)的調(diào)整。本發(fā)明的激光器為半導(dǎo)體激光器，為藍(lán)光或者紫外激光器。

本發(fā)明的制備方法集成有源區(qū)電極和波長調(diào)諧區(qū)電極，可將p面電極分2個區(qū)域，一個電極區(qū)域提供有源區(qū)足夠的增益，一個電極區(qū)域提供波長的連續(xù)可調(diào)，利用激射波長的連續(xù)可調(diào)，可以調(diào)節(jié)激射波長，使得激發(fā)熒光粉的光譜效率發(fā)生偏移，從而調(diào)節(jié)白光光源的色溫以及顯色指數(shù)，同時增加了波導(dǎo)耦合系數(shù)，提高了器件的性能和成品率。激光器與熒光粉通過光學(xué)器件形成非成像光學(xué)系統(tǒng)，激發(fā)熒光粉形成白光。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。