一種自發(fā)白光發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種自發(fā)白光發(fā)光二極管結構，一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，包括襯底、緩沖層、第一P型層、第一電子阻擋層、第一發(fā)光區(qū)、第二電子阻擋層、N型層、第三電子阻擋層，其中，所述第三電子阻擋層表面具有納米柱陣列結構的第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)，所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)上分別有第二P型層和第三P型層；所述第一發(fā)光區(qū)、第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的發(fā)光波長混合后形成白光。實現(xiàn)在單顆芯粒上，通過多個發(fā)光區(qū)結構實現(xiàn)紅、綠、藍色光的發(fā)射，進而實現(xiàn)單顆芯粒在無熒光粉參與的情況下自發(fā)白光。
【專利說明】
一種自發(fā)白光發(fā)光二極管
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種自發(fā)白光發(fā)光二極管結構。
【背景技術】
[0002]隨著固態(tài)照明應用迅速發(fā)展，如何發(fā)出白光成為大家研究的重點，而在可見光光譜的波長范圍380nm?760nm內(nèi)，此范圍中是沒有白色光的光譜。因為白光不是單一波長的光，而是由多種單一波長光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可知，要使發(fā)光器件發(fā)出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。
[0003]目前，LED實現(xiàn)白光主要有:1、利用藍色LED去激發(fā)黃色的熒光粉或利用綠色LED去激發(fā)紅色的熒光粉，日亞化學公司于1996年推出的白色LED即是屬于此類，以藍光激發(fā)熒光物質，其發(fā)出的光譜即為白光，優(yōu)點是效率高、制備簡單，不足之處是色溫隨角度變化，黃色熒光粉精準定量控制不易，造成光色偏藍或偏黃現(xiàn)象;2、利用紫外LED激發(fā)紅、綠、藍三色熒光粉來產(chǎn)生白光，優(yōu)點為顯色性好、制備簡單，不足在于目前LED芯片效率較低，且尚無紫外光封裝專用的透明樹脂，使用壽命與品質都降低不少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本實用新型提出一種自發(fā)白光發(fā)光二極管結構，在同一個發(fā)光二極管結構中包含多個發(fā)光單元，可發(fā)出紅、綠和藍三種色光，經(jīng)混合后得到白光。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，包括襯底、緩沖層、第一P型層、第一電子阻擋層、第一發(fā)光區(qū)、第二電子阻擋層、N型層、第三電子阻擋層，其中，所述第三電子阻擋層表面具有納米柱陣列結構的第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)，所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)上分別有第二 P型層和第三P型層;所述第一發(fā)光區(qū)、第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的發(fā)光波長混合后形成白光。
[0006]優(yōu)選的，所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的納米柱陣列直徑不同，隨著直徑的增加，發(fā)光波長增大。
[0007]優(yōu)選的，所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的量子阱厚度大于所述第一發(fā)光區(qū)的量子阱厚度。
[0008]優(yōu)選的，所述第二P型層和第三P型層表面均沉積有連續(xù)分布的透明導電層。
[0009]優(yōu)選的，所述納米柱陣列結構之間填充有透明導電柱。
[0010]優(yōu)選的，所述透明導電柱的導電性能小于所述納米柱陣列結構半導體層的導電性會K。
[0011]優(yōu)選的，所述所述第二發(fā)光區(qū)的納米柱直徑為50?80nm，發(fā)光波長為515?535nm。
[0012]優(yōu)選的，所述第三發(fā)光區(qū)的納米柱直徑為800?900nm，發(fā)光波長為620?640nm。
[0013]優(yōu)選的，所述第一發(fā)光區(qū)的發(fā)光波長為445?465nm。
[0014]優(yōu)選的，所述第一P型層、第二P型層和第三P型層上分別連接有第一P電極、第二P電極和第三P電極;所述N型層上連接有N型電極。
[0015]本實用新型至少具有以下有益效果:
[0016]本實用新型的發(fā)光二極管結構含有多個發(fā)光結構，其中部分發(fā)光結構為直徑不同的納米柱陣列結構，由于不同直徑的納米柱發(fā)出不同波長的光，因此調(diào)節(jié)納米柱的直徑進而調(diào)節(jié)發(fā)光波長，再配合另一發(fā)光結構的不同發(fā)光波長，實現(xiàn)在單顆芯粒上，通過多發(fā)光區(qū)結構實現(xiàn)紅、綠和藍三種色光的發(fā)射，進而實現(xiàn)單顆芯粒在無熒光粉參與的情況下自發(fā)白光。
【附圖說明】
[0017]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0018]圖1本實用新型【具體實施方式】之發(fā)光二極管結構示意圖。
[0019]圖2本實用新型【具體實施方式】之發(fā)光二極管制備過程結構示意圖一。
[0020]圖3本實用新型【具體實施方式】之發(fā)光二極管制備過程結構示意圖二。
[0021 ]附圖標注:100.襯底;200.緩沖層;310.第一P型層；320.連續(xù)P型層；321第二P型層;322.第三P型層;3111.第一 P電極;3211.第二 P電極;3221.第三P電極;410.第一電子阻擋層;420.第二電子阻擋層;430.第三電子阻擋層;510.第一發(fā)光區(qū)；520.連續(xù)發(fā)光層;521.第二發(fā)光區(qū)；522.第三發(fā)光區(qū);600.N型層;611.N電極;710.透明導電柱;800.透明導電層。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0023]本實施例在一個發(fā)光器件上同時具備三個發(fā)光區(qū)，其發(fā)光波長分別為藍光波段445~465nm，綠光波段515?53nm和紅光波段620~640nm，此三種波長混合后形成白光，從而在不使用熒光粉的條件下實現(xiàn)白光的發(fā)射，擴大了器件的使用范圍。
[0024]具體為，參看附圖1，一種自發(fā)白光發(fā)光二極管結構，包括襯底100、緩沖層200、第一 P型層310、第一電子阻擋層410、第一發(fā)光區(qū)510、第二電子阻擋層420、N型層600、第三電子阻擋層430，其中，第三電子阻擋層430表面具有納米柱陣列結構的第二發(fā)光區(qū)521和第三發(fā)光區(qū)522，而第二發(fā)光區(qū)521和第三發(fā)光區(qū)522上則分別有第二 P型層321和第三P型層322。且第一 P型層310、第二 P型層321和第三P型層322上分別連接有第一 P電極3111、第二 P電極3211和第三P電極3221，N型層600上連接有N型電極611。
[0025]本實施例中，設計第一發(fā)光區(qū)510的發(fā)光波長為藍光波段，具體為445?465nm，其第一發(fā)光區(qū)510中阱層厚度為2?4nm，銦組份為10%?20%。而第二發(fā)光區(qū)521和第三發(fā)光區(qū)522的形成步驟如下，參看附圖2和3:首先于第三電子阻擋層430表面沉積連續(xù)發(fā)光層520，連續(xù)發(fā)光層520(即第二發(fā)光區(qū)521和第三發(fā)光區(qū)522)的阱層厚度及銦組份均大于第一發(fā)光區(qū)510的阱層厚度及銦組份，其阱層厚度為3~5nm:銦組份為20%?35%，隨后在連續(xù)發(fā)光層520表面沉積連續(xù)P型層320，接著進行刻蝕作業(yè)，在第三電子阻擋層430表面形成納米柱陣列結構，其蝕刻深度為連續(xù)發(fā)光層520和連續(xù)P型層320的厚度之和。蝕刻形成的納米柱陣列具有兩種不同尺寸的直徑，即分別形成第二發(fā)光區(qū)521、第二 P型層321和第三發(fā)光區(qū)522、第三P型層322。因為隨著直徑的增加，發(fā)光波長增大，故本實施例中選擇第二發(fā)光區(qū)521的納米柱直徑為50?80nm，發(fā)光波長為515?535nm的綠光;第三發(fā)光區(qū)522的納米柱直徑為800?900nm，發(fā)光波長為620?640nm的紅光，其與第一發(fā)光區(qū)510的藍光混合后形成白光，從而實現(xiàn)本實用新型的自發(fā)白光的功能。同時蝕刻暴露出部分N型層600和部分第一P型層310，以供后續(xù)制備N型電極611和第一 P型電極3111(參看附圖1)。
[0026]本實施例在相鄰納米柱之間填充有透明導電柱710，且透明導電柱710的導電性能小于所述納米柱陣列結構半導體層的導電性能，保證器件通入電源后，電流流經(jīng)納米柱陣列結構的半導體層，從而實現(xiàn)電子空穴的有效復合；同時同名導電柱710減小第二發(fā)光區(qū)521和第三發(fā)光區(qū)522內(nèi)部電阻，并使電流在此層內(nèi)部具有較好的橫向擴展，有利于降低后續(xù)器件的電壓以及提高抗靜電性能，最終有利于發(fā)光二極管的光萃取。為了減小第二 P電極3211和第三P電極3221的接觸電阻，本實施例同時在第二 P型層321和第三P型層322表面沉積有連續(xù)分布的透明導電層800，所述透明導電層800可選用ITO材料。
[0027]很明顯地，本實用新型的內(nèi)容不應理解為僅僅限制在上述實施例，而是包括利用本實用新型構思的所有可能的實施方式。
【主權項】
1.一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，包括襯底、緩沖層、第一 P型層、第一電子阻擋層、第一發(fā)光區(qū)、第二電子阻擋層、N型層、第三電子阻擋層，其特征在于:所述第三電子阻擋層表面具有納米柱陣列結構的第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)，所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)上分別有第二 P型層和第三P型層;所述第一發(fā)光區(qū)、第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的發(fā)光波長混合后形成白光。2.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的納米柱陣列直徑不同，隨著直徑的增加，發(fā)光波長增大。3.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二發(fā)光區(qū)和第三發(fā)光區(qū)的量子阱厚度大于所述第一發(fā)光區(qū)的量子阱厚度。4.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二P型層和第三P型層表面均沉積有連續(xù)分布的透明導電層。5.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述納米柱陣列結構之間填充有透明導電柱。6.根據(jù)權利要求5所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述透明導電柱的導電性能小于所述納米柱陣列結構半導體層的導電性能。7.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二發(fā)光區(qū)的納米柱直徑為50?80nm，發(fā)光波長為515?535nm。8.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第三發(fā)光區(qū)的納米柱直徑為800?900nm，發(fā)光波長為620?640nmo9.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一發(fā)光區(qū)的發(fā)光波長為445?465nm。10.根據(jù)權利要求1所述的一種自發(fā)白光發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一P型層、第二 P型層和第三P型層上分別連接有第一 P電極、第二 P電極和第三P電極;所述N型層上連接有N型電極。
【文檔編號】H01L33/06GK205666251SQ201620533295
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】江漢, 藍永凌, 黃文賓, 宋長偉, 黃理承, 林兓兓, 張家宏
【申請人】安徽三安光電有限公司