一種雙波長led芯片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙波長LED芯片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，LED)是一種能發(fā)光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當?shù)墓舛?。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進步，發(fā)光二極管已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。
[0003]目前的發(fā)光二極管大多只能發(fā)出單一波長的光，例如，商用的LED白色照明光源，通常是由藍光GaN基LED激發(fā)黃光YAG熒光粉來獲得。然而，這種方法會存在色溫不均勻，藍光激發(fā)熒光粉過程中的能量損失，此外，還會增加額外封裝成本等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述問題的雙波長LED芯片及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下:一種雙波長LED芯片，所述雙波長LED芯片從下向上依次包括:
襯底；
位于所述襯底上的N型半導體層；
位于所述N型半導體層上的第一發(fā)光層；
位于所述第一發(fā)光層上的第二發(fā)光層；
位于所述第二發(fā)光層上的P型半導體層；
其中，所述第一發(fā)光層為第一InGaN/GaN量子阱層，所述第二發(fā)光層為第二InGaN/GaN量子阱層，所述第一 InGaN/GaN量子阱層和所述第二 InGaN/GaN量子阱層中的In的組分不同，使得所述雙波長LED芯片受激發(fā)時發(fā)出兩種不同波長的光。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述N型半導體層具有線位錯。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層具有倒六角錐形的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)，所述倒六角錐形的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)作為電流傳輸通道將空穴分別注入到所述第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層中。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一InGaN/GaN量子阱層包括堆疊3?12個周期的2~3nm InGaN層和 10~15nm的GaN層。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第二InGaN/GaN量子阱層包括堆疊3?6個周期的2?3nm InGaN層和5?12nm的GaN層。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，在所述襯底和所述N型半導體層之間還設(shè)有非故意參雜半導體層。[0011 ]相應(yīng)地，一種LED芯片的制備方法，所述方法包括:
提供一襯底；
在襯底上生長N型半導體層；
在N型半導體層上生長第一發(fā)光層，所述第一發(fā)光層為第一 InGaN/GaN量子阱層；
在第一發(fā)光層上生長第二發(fā)光層，所述第二發(fā)光層為第二 InGaN/GaN量子阱層；
在第二發(fā)光層上生長P型半導體層；
制作P電極和N電極；
其中，所述第一InGaN/GaN量子阱層和所述第二InGaN/GaN量子阱層中的In的組分不同，使得所述雙波長LED芯片受激發(fā)時發(fā)出兩種不同波長的光。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述LED芯片的制備方法還包括:
在步驟“在襯底上生長N型半導體”前在襯底上生長非故意參雜半導體層。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述“在N型半導體上生長第一發(fā)光層”步驟具體為: 將溫度控制在780?850°C生長10?15nm的GaN層，然后將溫度控制在720?760°C生長2?
3nm的InGaN量子講層，重復(fù)上述兩個步驟3?12個周期，形成第一InGaN/GaN量子講層，其中，GaN層的生長速率為0.04-0.08nm/s。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述“在第一發(fā)光層上生長第二發(fā)光層”步驟具體為:將溫度控制在780?850°C生長5?12nm的GaN層，然后將溫度控制在720?760°C生長2?3nm的InGaN量子阱層，重復(fù)上述兩個步驟3?6個周期，形成第二InGaN/GaN量子阱層，其中，GaN層的生長速率為0.02-0.05nm/s。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:在具有線位錯的N型半導體層上利用不同的生長工藝依次別生長第一發(fā)光層和第二發(fā)光層，第一發(fā)光層為第一 InGaN/GaN量子講層，第二發(fā)光層為第二 InGaN/GaN量子阱層，第一 InGaN/GaN量子阱層和第二 InGaN/GaN量子阱層中的In的組分不同，第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層具有倒六角錐形的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)，所述倒六角錐形的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)作為電流傳輸通道將空穴分別注入到所述第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層中，使得雙波長LED芯片受激發(fā)時能夠發(fā)出兩種不同波長的光，避免借助熒光粉之后引入的多種負面問題。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明一實施例中雙波長LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明一實施例中雙波長LED芯片的倒六角錐形狀的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)的SEM照片。
[0019]圖3為本發(fā)明一實施例中LED芯片制備方法的步驟流程圖。
[0020]圖4為本發(fā)明一實施例中利用不同電流激發(fā)同一顆雙波長LED芯片獲得的雙波長光譜圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]此外，在不同的實施例中可能使用重復(fù)的標號或標示。這些重復(fù)僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明，不代表所討論的不同實施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。
[0023]參圖1至圖2所示，在本發(fā)明的第一實施例中，雙波長LED芯片從下至上分別為: 襯底100，襯底可以是藍寶石、3;[、3;[(]、631'1、2110等；
非故意參雜半導體層200，非故意參雜半導體層可以是GaN等；
N型半導體層300，N型半導體層可以是N型GaN等；
第一發(fā)光層400，第一發(fā)光層為第一 InGaN/GaN量子講層，其包括堆疊3?12個周期的2?3nm InGaP'Ol^PlCKlSnn^aGaP'Oll;
第二發(fā)光層500，第二發(fā)光層為第二 InGaN/GaN量子阱層，其包括堆疊3?6個周期的2?3nm InGaN層和5?12nm的GaN層。
[0024]P型半導體層600，P型半導體層可以是高溫P型GaN等。
[0025]優(yōu)選地，第一InGaN/GaN量子阱層和第二InGaN/GaN量子阱層中的In的組分不同。
[0026]更優(yōu)選地，N型半導體層300具有線位錯(threading dislocat1ns)，第一發(fā)光層400位于N型半導體層300，第二發(fā)光層500位于第一發(fā)光層400上，沿著η型半導體層300中的線位錯，第一發(fā)光層400和第二發(fā)光層500中在其生長過程中形成倒六角錐形狀的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)700，該倒六角錐形狀的三維載流子傳輸結(jié)構(gòu)700作為電流傳輸通道將空穴分別注入到第一發(fā)光層400和第二發(fā)光層500中，再結(jié)合第一InGaN/GaN量子阱層和所述第二InGaN/GaN量子阱層中的In的組分不同，使得同一顆雙波長LED芯片受激發(fā)時發(fā)出出兩種不同波長的光，從而避免借助熒光粉之后引入的多種負面問題。
[0027]參圖3所示，本實施例中LED芯片的制備方法，具體包括:
提供一襯底，如藍寶石襯底(平片或者圖形化襯底)。
[0028]在襯底上生長N型半導體層。在高溫條件下，在襯底上依次生長非故意摻雜半導體層和N型半導體層。