CN102171843B

CN102171843B - 具有光调变功能之半导体发光组件及其制造方法

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Publication number: CN102171843B
Application number: CN200880131344.9A
Authority: CN
Inventors: 徐镇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: US20110254019A1; WO2010034159A1; CN102171843A

Abstract

本发明揭露一种具有光调变功能之半导体发光组件及其制造方法。根据本发明之半导体发光组件包含一发光层以及一超顺磁性层。该发光层用以发射一第一光。特别地，当该第一光通过该超顺磁性层时，该第一光之一部分被该超顺磁性层以磁光效应调变成一第二光。于一些具体实施例中，该半导体发光组件系设计成该第一光未调变成该第二光之部分与该第二光混光成一第三光，例如白光。

Description

具有光调变功能之半导体发光组件及其制造方法

技术领域

本发明系关于一种半导体发光组件,并且特别地涉及关于一种具有光调变功能的半导体发光组件。

背景技术

半导体发光组件(例如，发光二极管)系一类相当重要的固态组件，其将电能转换成光。一典型的半导体发光组件通常包含一层或更多层由半导体材料制成的发光层，并且像三明治似地夹在相反掺杂型态的层之间。当一偏压被施加通过上述掺杂层时，电洞与电子被注入发光层内，电洞与电子在发光层内再结合进而产生光。光从发光层朝全方向发射，并且从半导体发光组件的所有表面发射出去。有用的光通常是朝向该半导体发光组件的顶表面所发射的光。

传统LED的一项缺点就是它们不能从它们的发光层产生白光。让传统的LED产生白光的方法之一，即是将从不同种LED所发的不同色光混光成白光。例如，从红光、绿光及蓝光LED发光组件所发出的光，或者从蓝光及黄光LED件所发出的光，可以被混光进而产生白光。此种方法的缺点之一即是它需要用到多种LED以产生单一颜色的光，明显地增加了成本。除此之外，不同颜色的光通常系由不同型态的LED所产生，要将这些LED结合成一个组件必须需要复杂的制程来达成。上述完成的组件因为不同的二极管型态必须要不同的控制电压，也必须需要复杂的控制电路。这些组件的长波长以及稳定性也会由于不同型态LED的不同时效行为而劣化。

近来，已经藉由用黄色光荧光粉、高分子或染料环绕，来将从蓝光单芯片LED所发出的光转换成白光。此种方法的相关先前技术请参考美国专利第5,813,753号、美国专利第5,959,316号以及美国专利第6,069,440号。这些环绕的材料将LED所发出之部分光的频率向下转换(再次发出的光具有较低的频率)，进而改变其颜色。例如，如果一颗氮化物基的蓝光 LED被黄色荧光粉环绕，其所发出的部分蓝光将穿过荧光粉没被改变，而剩余的光将被向下转换成黄光。上述案例中的LED将发出来光以及黄光，蓝光与黄光结合进而产生白光。

然而，荧光粉的添加造成更为复杂的LED，其需要更加复杂的封装程序。此外，其净光发射效率会由于荧光粉的吸收以及从蓝光到黄光的斯托克位移而降低，而且荧光粉有可靠度衰减的问题。此外，此类的LED会蓝色光晕现象。

一些研究者致力在ZnSe基板上制造出LED组件，该ZnSe基板被掺杂I、Al、Cl、Br、Ga或In等n型态掺杂，以便在该基板中建立荧光中心。与在封装过程中添加荧光粉的原理相同，这些荧光中心用以吸收由LED组件发射的一部份光，再行发出较长波长的光。此种方法的相关先前技术请参考美国专利第6,337,536号以及日本专利申请公告号第2004－072047号。

一些研究者则着力在LED的pn接合里制造多重量子井，其中多重量子井用以发射不同波长的光。此种方法的相关先前技术请参考美国专利第5,851,905号、美国专利第6,303,404号、美国专利第6,504,171号以及美国专利第6,734,467号。然而，一般利用量子井当作LED的发光层结构会较难制得发光效率佳之长波长波段。例如，波长大于550nm.且利用量子井结构所制得之发光频谱和发光效率有一定关系，随着频谱之加大，量子井发光层之发光效率会急剧下降。因此，利用量子井结构仅能于窄频谱波长上得到较佳之光效率。

近来，也有研究者揭露调适型LED，其包含一短波长LED(紫外光LED)以及一再光发半导体结构。该再发光半导体结构包含不位于pn接合内之三个一位能井，用以分别吸收此外光后再行发出蓝光、绿光以及虹光。此种方法的相关先前技术请参考美国专利第7,402,831号。

由以上对发白光或近白光LED之相关先前技术的描述，可得知目前LED相关技术皆存有制造复杂、转换效率低等问题。

此外，半导体发光组件当应用于显示用途时，例如LED显示广告牌，其多采用不同种类的LED，例如同时采用蓝光、绿光以及红光LED，来达到多彩显示。明显地，LED显示领域仍有很大的改进空间。

发明内容

本发明目的是针对以上现有技术的不足,提供一种无需荧光粉或再发光半导体结构且结构简单的单芯片白光半导体发光组件，以解决将原发射光转换成二次光之发光效率低、制造程序复杂等缺点。

本发明之另一目的是提供一种单芯片且具有光调变功能的半导体发光组件，以利运用在LED显示领域。

本发明之目的可以通过以下技术方案实现:一种半导体发光组件，包含：

一基材，该基材具有一上表面以及一下表面；

一多层结构，该多层结构系形成于该基材之该上表面上，该多层结构包含一发光层，该发光层用以发射一第一光，该多层结构具有一顶表面；以及

一第一超顺磁性层，该第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上及/或形成于该基材之该下表面上，其中当该第一光通过该第一超顺磁性层时，该第一光之一部分被该第一超顺磁性层以磁光效应调变成一第二光。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系由一顺磁性材料所形成。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层具有由多个奈米尺度的孔洞或多个奈米尺度的突出体所构成之一图案。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层之该多个孔洞或该多个突出体中之部分孔洞或部分突出体其尺寸系配合将该通过的第一光调变成一第三光。

所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以覆盖该基材之该下表面，该半导体发光组件进一步包含一反射层，该反射层系形成以覆盖已覆盖该基材之该下表面之该第一超顺磁性层，该反射层用以反射该第二光，其中该第一光未调变成该第二光之部分与该被反射的第二光混光成一第三光。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该基材之该下表面，该半导体发光组件进一步包含一第二超顺磁性层，该第二超顺磁性层系形成于该基材之该下表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光，该半导体发光组件进一步包含一反射层，该反射层系形成以覆盖已覆盖该基材之该下表面之该第一超顺磁性层以及该第二超顺磁性层，该反射层用以反射该第二光以及该第三光，该第一光与该被反射的第二光及该被反射的第三光混光成一第四光。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成以覆盖该多层结构之该顶表面。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，致使该第一光未调变成该第二光之部分与该第二光混光成一第三光。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该半导体发光组件进一步包含一第二超顺磁性层，该第二超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该半导体发光组件进一步包含一第二超顺磁性层以及一第三超顺磁性层，该第二超顺磁性层及该第三超顺磁性层系分别形成于该多层结构之该顶表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光，当该第一光通过该第三超顺磁性层时，该第一光被该第三超顺磁性层调变成一第四光。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该发光层提供该顶表面，该半导体发光组件进一步包含一半导体披覆层，该半导体披覆层系形成于该第一超顺磁性层上。

所述之半导体发光组件，其第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该多层结构并且包含一半导体披覆层，该半导体披覆层提供该顶表面。

所述之半导体发光组件，其半导体发光组件进一步包含两个电极，该等电极系形成于该第一超顺磁性层上。

所述之半导体发光组件，其该等电极以及该第一超顺磁性层系与该多层结构绝缘。

所述之半导体发光组件，其发光层系由一III-V族化合物或一II-VI族化合物所形成。

所述之半导体发光组件，其基材系由选自由玻璃(SiO₂)、硅(Si)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化铝(AlN)、蓝宝石、尖晶石、三氧化二铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锂铝(LiAlO₂)、二氧化锂镓(LiGaO₂)以及四氧化镁二铝(MgAl₂O₄)所组成之一群组中之其一所形成。

一种制造半导体发光组件之方法，该方法包含下列步骤：

制备一基材，该基材具有一上表面以及一下表面；

形成一多层结构于该基材之该上表面上，该多层结构包含一发光层，该发光层用以发射一第一光，该多层结构具有一顶表面；以及

形成一第一超顺磁性层于该多层结构之该顶表面上及/或于该基材之该下表面上，其中当该第一光通过该第一超顺磁性层时，该第一光之一部分被该第一超顺磁性层以磁光效应调变成一第二光。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系由一顺磁性材料所形成。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层具有由多个奈米尺度的孔洞(hole)或多个奈米尺度的突出体所构成之一图案。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层之该多个孔洞或该多个突出体中之部分孔洞或部分突出体其尺寸系配合将该通过的第一光调变成一第三光。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成以覆盖该基材之该下表面，该方法进一步包含下列步骤：

形成一反射层以覆盖已覆盖该基材之该下表面之该第一超顺磁性层，该反射层用以反射该第二光，其中该第一光未调变成该第二光之部分与该被反射的第二光混光成一第三光。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该基材之该下表面，该方法进一步包含下列步骤：

形成一第二超顺磁性层于该基材之该下表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光，

形成一反射层(reflective layer)以覆盖已覆盖该基材之该下表面之该第一超顺磁性层以及该第二超顺磁性层，该反射层用以反射该第二光以及该第三光，该第一光与该被反射的第二光及该被反射的第三光混光成一第四光。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成以覆盖该多层结构之该顶表面。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，致使该第一光未调变成该第二光之部分与该第二光混光成一第三光。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该方法进一步包含下列步骤：

形成一第二超顺磁性层系于该多层结构之该顶表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，其中当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光。

分别形成一第二超顺磁性层以及一第三超顺磁性层于该多层结构之该顶表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，其中当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光，当该第一光通过该第三超顺磁性层时，该第一光被该第三超顺磁性层调变成一第四光。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该发光层提供该顶表面，该方法进一步包含下列步骤：

形成一半导体披覆层于该第一超顺磁性层上。

所述之制造半导体发光组件之方法，其第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该半导体发光组件进一步包含一半导体披覆层，该半导体披覆层提供该顶表面。

所述之制造半导体发光组件之方法，其方法进一步包含下列步骤：

形成两个电极于该第一超顺磁性层上。

所述之制造半导体发光组件之方法，其电极以及该第一超顺磁性层系与该多层结构绝缘。

所述之制造半导体发光组件之方法，其发光层系由一III-V族化合物或一II-VI族化合物所形成。

所述之制造半导体发光组件之方法，其基材系由选自由玻璃(SiO₂)、硅(Si)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化铝(AlN)、蓝宝石、尖晶石(、三氧化二铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锂铝(LiAlO₂)、二氧化锂镓(LiGaO₂)以及四氧化镁二铝(MgAl₂O₄)所组成之一群组中之其一所形成。

相较于先前技术，本发明的优点在于,根据本发明之半导体发光组件其应用超顺磁性层对原发射光做调变，以达成在无需荧光粉情况下调变原发射光成二次光，进而解决先前技术将原发射光转换成二次光之发光效率低、制造程序复杂等缺点。此外，应用根据本发明之半导体发光组件构成的显示单元，不同于先前技术至少需用到红光、绿光及蓝光LED各一颗的作法，其不仅可以减少组件数量，并且可以精简驱动及控制电路。

附图说明

图1系绘示根据本发明之一较佳具体实施例之半导体发光组件之截面视图。

图2A系于本发明之一具体实施例中做为形成超顺磁性层之模版的奈米孔阳极氧化铝层之一扫瞄式电子显微镜表面结构图。

图2B为析出在奈米孔阳极氧化铝层上之MnZnFeO肥粒铁层之一扫瞄式电子显微镜表面结构图。

图2C为以超导量子干涉组件量测MnZnFeO肥粒铁层的磁性所得量测结果。

图2D为AAO/GaN/Sapphire多层结构试片以及两种MnZnFe ferrite/AAO/GaN/Sapphire多层结构试片其经激发后之荧光光谱。

图3系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件之截面视图。

图4系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件之截面视图。

图5系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件之截面视图。

图6系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件之截面视图。

图7系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件之截面视图。

图8A系示意的截面视图用以绘示根据本发明之一较佳具体实施例之一种制造一半导体发光组件的方法。

图8B系示意的截面视图用以绘示根据本发明之一较佳具体实施例之另一种制造一半导体发光组件的方法。

图8C系示意的截面视图用以绘示根据本发明之一较佳具体实施例之另一种制造一半导体发光组件的方法。

图8D系示意的截面视图用以绘示根据本发明之一较佳具体实施例之另一种制造一半导体发光组件的方法。

附图主要组件符号说明:

1：半导体发光组件,10：基材,102：上表面,104：下表面,12：多层结构,122：第二半导体披覆层,124：发光层,126：顶表面,14、14’：超顺磁性层,16：第一半导体披覆层18：电极,19：反射层。

实施方式

请参阅图1，图1系绘示根据本发明之一较佳具体实施例之半导体发光组件1之一截面视图。特别地该半导体发光组件1具有光调变功能。

如图1所示，该半导体发光组件1包含一基材10、一多层结构12、一超顺性层14、一第一半导体披覆层16以及至少一个电极18。

于实际应用中，该基材10可以是玻璃(SiO₂)、硅(Si)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化铝(AlN)、蓝宝石(sapphire)、尖晶石(spinnel)、三氧化二铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锂铝(LiAlO₂)、二氧化锂镓(LiGaO₂)或四氧化镁二铝(MgAl₂O₄)……，等。

同样示于图1，该基材10具有一上表面102以及一为该上表面102之反面的下表面104。该多层结构12系形成于该基材10之该上表面102上。如同一般的半导体发光组件，该多层结构12包含一发光层124。该发光层124用以发射一第一光，例如，蓝光或紫外光。该多层结构12并且包含在形成该发光层124之前所形成之一第二半导体披覆层122，如图1所示。在形成该第二半导体披覆层122之前，也可以先行在该基材10之该上表面102上形成一缓冲层。

于一具体实施例中，该发光层124可以是一pn-接合、一双异质接合或一多重量子井。

于一具体实施例中，该发光层124系由一III-V族化合物或一II-VI族化合物所形成，例如，目前已广泛应用的氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝铟镓(AlGaInN)……，等。

请再参阅图1，该多层结构12具有一顶表面126。该超顺磁性层14系形成于该多层结构12之该顶表面126上。特别地，当该第一光通过该超顺磁性层14时，由于该超顺磁性层14会对该第一光造成磁光效应，该第一光之一部分被该第一超顺磁性层14直接调变成一第二光，例如，蓝光调变成黄光(蓝光的互补光)或紫外光调变成蓝光。

在此需强调的是，不同于先前技术所采用荧光粉或再发光半导体结构先行吸收原发射光再行发出较低频率光等方法，根据本发明之超顺磁性层系对原发射光造成磁光效应，直接调变原发射光的频率。明显地，根据本发明之半导体发光组件其将原发射光转换成二次光之发光效率较先前技术要高。

于实际应用中，该超顺磁性层14系由一顺磁性材料所形成，例如，MnZn铁氧体(例如，MnZnFeO肥粒铁(MnZnFe ferrite))、NiZn铁氧体、NiZnCu、Ni-Fe-Mo alloy、铁基非晶材料、铁镍基非晶材料、钴基非晶材料、超微晶合金、铁粉心材料、超导材料、ZnO、Al₂O₃、GaN、GaInN、GaInP、SiO₂、Si₃N₄、AlN、BN、Zr₂O₃、Au、Ag、Cu或Fe……，等。此外，该超顺磁性层14具有由多个奈米尺度的孔洞或多个奈米尺度的突出体所构成之一图案。上述孔洞的孔径或突出体的外径之特定范围，仅对特定频率的光具有响应。以针对现行LED应用的光源范围为例(从紫外光至红光)，上述孔洞的孔径或突出体的外径的是当范围为数十奈米至数百奈米。在制造过程中，微调上述孔洞的孔径或突出体的外径，经调变光的频率即会改变。因此，根据本发明之超顺磁性层，其上孔洞的孔径(或突出体的外径)需视原发射光之频率以及欲获得调变光的频率而定。

此外，该超顺磁性层14仅有在特定的厚度范围才具有超顺磁特性，并且维持超顺磁特性之厚度范围取决于形成该层的顺磁性材料，一般适当的厚度范围为数奈米至数百奈米。该超顺磁性层14之厚度也须考虑到以不影响该半导体发光组件1之整体透光性为佳。

关于上述超顺磁性层的制造方法，可以藉由各种传统沈积制程，例如，PVD、CVD或MOCVD，并配合微显影制程以及干式蚀刻制程或湿式蚀刻制程即可达成。

在此，本发明另揭露一种无需藉由微显影制程而能成功制造出如上所述之超顺磁性层。需先声明，以下所举案例仅做为说明本发明可具体实施性，并非一完整的半导体发光组件实施例。首先，在蓝宝石基材上沈积氮化镓层。接着，在氮化镓层上藉由电子溅射制程沉积铝层，再对铝层进行阳极氧化处理，进而形成奈米孔阳极氧化铝层。本案例的AAO层之一扫瞄式电子显微镜表面结构请见图2A所示。需声明，在此AAO层即做为一模版，无需移除。接着，在AAO层上藉由旋转析出法形成MnZnFeO肥粒铁层。MnZnFe ferrite的制备乃是调制0.5M的MnCl₂、ZnCl₂、Fe₂O₃，以0.5：0.5：1之比例混合在一起后搅拌均匀。另调配2M的NaOH液体作为共沉反应即可以旋转析出法，以交互滴定得到MnZnFe ferrite层。本案例的MnZnFeO肥粒铁层之一扫瞄式电子显微镜表面结构请见图2B所示。如图2B所示，该MnZnFeO肥粒铁层具有奈米尺度的孔洞。以超导量子干涉组件量测MnZnFeO肥粒铁层的磁性，其量测结果请见图2C。图2C所示之量测结果其磁化率增加，残磁量甚小、矫顽磁力甚低，足以证明MnZnFeO肥粒铁层呈现超顺磁的现象。

根据上述各制程制备三种试片，分别为：AAO/GaN/Sapphire多层结构、45MnZnFe ferrite(析出时间：45秒)/AAO/GaN/Sapphire多层结构以及90MnZnFe ferrite(析出时间：90秒)/AAO/GaN/Sapphire多层结构。采用325的He-Cd雷射作为激发的光源，能量为3.13eV，对上述三种试片进行激发。并且，利用透镜组收集激发出之荧光，再聚焦至光谱仪内，经光谱仪内之光栅分光后由光电倍增管侦测器(PMT)侦测，再透过计算机将光谱绘制，其结果请见图2D。如图2D所示，荧光光谱中，其蓝光峰值强度随着MnZnFe ferrite离心析出时间增加而减弱，另产生波长约为550nm的次峰值。由于AAO结构层经SQUID量测，证实其也具有超顺磁性，因此激发AAO/GaN/Sapphire多层结构试片之荧光即出现蓝光峰值减弱的现象。但是，由图2D所呈现的结果可证实该红位移2峰值(次峰值)主要是因为MnZnFeO ferrite层的超顺磁性对原发射光调变所导致。至于，经调变光的光学性质，例如，峰值的波长、频宽…等，这些光学性质皆可以透过制程来控制MnZnFeO ferrite层上奈米结构(孔洞或突出体)的几何参数，例如，孔径(外径)、排列…等，进而达到所欲调变光的光学性质。

请再参阅图1，该第一半导体披覆层16系形成于该超顺磁性层14上。该等电极18中之一个电极18形成于该第一半导体披覆层16上，另一个电极18则形成于该第二半导体披覆层122上。该等电极18系供电流注入之用。

请参阅图3，图3系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件1之一截面视图。图3中组件符号与图一中组件符号皆相同，即为先前已详述的各个材料层，在此不多做赘述。需强调的是，该第一半导体披覆层16先行形成于该多层结构12之该顶表面126上，该超顺磁性层14则形成于该第一半导体披覆层16上。该等电极18中之一个电极18系形成于该超顺磁行层14上。

请参阅图4，图4系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件1之一截面视图。图4中组件符号与图一及图3中组件符号大多相同，即为先前已详述的各个材料层，在此不多做赘述。需强调的是，该半导体发光组件1包含一超顺磁性层14’，该超顺磁性层14’系形成于该基材10之该下表面104上。该半导体发光组件1进一步包含一反射层19，该反射层19系形成于该超顺磁性层14’上。该超顺磁性层14’其结构系设计为将原发射的第一光调变为第二光。该反射层19用以反射经该超顺磁性层14’所调变的光。特别地，图4所绘示之半导体发光组件1，其原发射的第一光会与经该超顺磁性层14’所调变的光进行混光。

请参阅图5，图5系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件1之一截面视图。图5中组件符号与图1、图3及图4中组件符号大多相同，即为先前已详述的各个材料层，在此不多做赘述。需强调的是，该半导体发光组件1包含两超顺磁性层(14和14’)。该超顺磁性层14’其结构可以设计为将原发射的第一光调变为第二光，或不同于第二光之其它色光。该反射层19用以反射经该超顺磁性层14’所调变的光。

该超顺磁性层14的披覆程度，可以依照该半导体发光组件1最终出光效果而定。请参阅图6，图6系绘示根据本发明之另一较佳具体实施例之半导体发光组件1之一截面视图。图六中组件符号与图1、图3、图4及图5中组件符号大多相同，即为先前已详述的各个材料层，在此不多做赘述。需强调的是，该超顺磁性层14系形成以部分覆盖该多层结构12之该顶表面126。在此情况下，该第一光未调变成该第二光之部分会与与该第二光混光成一第三光。同理，可以依照该半导体发光组件1最终出光的需求，将图3、图4及图5中各超顺磁性层14(或14’)设计成仅部分覆盖而非全面覆盖。

依照混光需求对于根据本发明之半导体发光组件，其结构上的设计也可以如图7所示，两超顺磁性层(14和14’)皆形成在该发光层124上(也可以形成在该第一半导体披覆层16上)。该两层超顺磁性层(14和14’)其结构系配合对原发射光造成的红位移不同，以或得所需的混光效果。该两层超顺磁性层(14和14’)的覆盖面积，可以依照所需混光效果来设计。举例来说，该发光层124所发射的光为紫外光，该超顺磁性层14其结构可以设计成将紫外光调变为蓝光，该超顺磁性层14’其结构可以设计成将紫外光调变为黄光。于上述案例中，两超顺磁性层(14和14’)可以设计成完全覆盖该发光层124，致使调变后的蓝光与调变后的黄光混光成白光。

同理可以依照混光需求，在根据本发明之半导体发光组件1中之同一层材料层(例如，发光层124、第一半导体披覆层16或基材10之下表面104)上形成三种甚至是三种以上具不同调光功能的超顺磁性层。除此之外，欲得到两种甚至两种以上的调变光(二次光)，也可以仅在同一层超顺磁性层上制造出两种不同尺寸的孔洞(或突出体)，即可以让原发射光在通过该两种不同尺寸的孔洞(或突出体)时分别被调变成两种不同的光。

此外，特别地，根据本发明之半导体发光组件中之超顺磁性层，其本身的超顺磁性可以藉由施加一载波而被抑制，进而改变该超顺磁性层对原发射光所造成的红位移，其中该超顺磁性层对原发射光所造成的红位移被改变的程度取决于该载波的频率。藉此，根据本发明之半导体发光组件之最终出光的颜色可以改变。也就是说，运用两颗甚至是一颗根据本发明之半导体发光组件配合载波的施加，即可做为LED显示广告牌的显示单元。更特别的是，即便是运用两颗根据本发明半导体发光组件做为LED显示广告牌的显示单元，该两颗半导体发光组件之基本组成可以完全相同，例如，同为发蓝光或紫外光的半导体组成，藉此可以简化显示单元的驱动及控制电路。明显地，不同于先前技术至少需用到红光、绿光及蓝光LED各一颗的作法，应用根据本发明之半导体发光组件构成的显示单元，其不仅可以减少组件数量，并且可以精简驱动及控制电路。

关于将载波施加至根据本发明之超顺磁性层的方法，一种方法系将载波讯号直接加在藉由该两电极18注入的电流讯号上。另一种方法则是另形成两个电极(不同于该等电极18)在超顺磁性层上，所需施加的载波讯号即藉由此两个电极施加至超顺磁性层上，其中此两个用以施加载波讯号的电极以及超顺磁性层可以与该多层结构12绝缘。

请参阅图8A至图8D，该等图式系为截面视图用以绘示根据本发明之一较佳具体实施例之一种制造一具有光调变功能之半导体发光组件的方法。以下将对该方法作一详细阐述。

首先，一基材10被制备完成，如图8A所示。该基材10具有一上表面102以及一为该上表面102之反面的下表面104。

接着，一由多层依序形成的磊晶层所组成的多层结构12形成于该基材10之该上表面102上，如图8B所示。并且，该多层结构12系包含一发光层124，例如，一PN接合、一双异质接合或一多重量子井。该多层结构12并且包含在形成该发光层124之前所形成之一半导体披覆层122。该多层结构12具有一顶表面126。

随后，一超顺磁性层14系形成于该多层结构12之该顶表面126上，如图8C所示。若提供该顶表面126者为另一半导体披覆层，图8C所示之结构仅需再形成用以注入电流的电极，即完成半导体发光组件。若提供该顶表面126者为该发光层124，如图8D所示，另一半导体披覆层16系形成于该超顺磁性层14上，再形成用以注入电流的电极，即完成半导体发光组件。

于上述制造根据本发明之半导体发光组件之方法的各步骤中，各个材料层其功能、形成所用之材料、制程、几何参数以及结构上的变异，皆如同上文中数个较佳具体实施例所述，在此不多做赘述。

Claims

1.一种半导体发光组件，其特征在于所述半导体发光组件包含：

一基材，该基材具有一上表面以及一下表面；

2.如权利要求1所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系由一顺磁性材料所形成。

3.如权利要求2所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层具有由多个奈米尺度的孔洞或多个奈米尺度的突出体所构成之一图案。

4.如权利要求3所述之半导体发光组件，其中该第一超顺磁性层之该多个孔洞或该多个突出体中之部分孔洞或部分突出体其尺寸系配合将该通过的第一光调变成一第三光。

5.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以覆盖该基材之该下表面，该半导体发光组件进一步包含一反射层，该反射层系形成以覆盖已覆盖该基材之该下表面之该第一超顺磁性层，该反射层用以反射该第二光，其中该第一光未调变成该第二光之部分与该被反射的第二光混光成一第三光。

6.如权利要求5所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该基材之该下表面，该半导体发光组件进一步包含一第二超顺磁性层，该第二超顺磁性层系形成于该基材之该下表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光，该半导体发光组件进一步包含一反射层，该反射层系形成以覆盖已覆盖该基材之该下表面之该第一超顺磁性层以及该第二超顺磁性层，该反射层用以反射该第二光以及该第三光，该第一光与该被反射的第二光及该被反射的第三光混光成一第四光。

7.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以覆盖该多层结构之该顶表面。

8.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，致使该第一光未调变成该第二光之部分与该第二光混光成一第三光。

9.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该半导体发光组件进一步包含一第二超顺磁性层，该第二超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光。

10.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该半导体发光组件进一步包含一第二超顺磁性层以及一第三超顺磁性层，该第二超顺磁性层及该第三超顺磁性层系分别形成于该多层结构之该顶表面该第一超顺磁性层未覆盖的区域上，当该第一光通过该第二超顺磁性层时，该第一光被该第二超顺磁性层调变成一第三光，当该第一光通过该第三超顺磁性层时，该第一光被该第三超顺磁性层调变成一第四光。

11.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该发光层提供该顶表面，该半导体发光组件进一步包含一半导体披覆层，该半导体披覆层系形成于该第一超顺磁性层上。

12.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该多层结构并且包含一半导体披覆层，该半导体披覆层提供该顶表面。

13.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的半导体发光组件进一步包含两个电极，该等电极系形成于该第一超顺磁性层上。

14.如权利要求13所述之半导体发光组件，其特征在于所述的该等电极以及该第一超顺磁性层系与该多层结构绝缘。

15.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的发光层系由一III-V族化合物或一II-VI族化合物所形成。

16.如权利要求3所述之半导体发光组件，其特征在于所述的基材系由选自由玻璃(SiO₂)、硅(Si)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化铝(AlN)、蓝宝石、尖晶石、三氧化二铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锂铝(LiAlO₂)、二氧化锂镓(LiGaO₂)以及四氧化镁二铝(MgAl₂O₄)所组成之一群组中之其一所形成。

17.一种制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的该方法包含下列步骤：

制备一基材，该基材具有一上表面以及一下表面；

18.如权利要求17所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系由一顺磁性材料所形成。

19.如权利要求18所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层具有由多个奈米尺度的孔洞(hole)或多个奈米尺度的突出体所构成之一图案。

20.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层之该多个孔洞或该多个突出体中之部分孔洞或部分突出体其尺寸系配合将该通过的第一光调变成一第三光。

21.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以覆盖该基材之该下表面，该方法进一步包含下列步骤：

22.如权利要求21所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该基材之该下表面，该方法进一步包含下列步骤：

23.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以覆盖该多层结构之该顶表面。

24.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，致使该第一光未调变成该第二光之部分与该第二光混光成一第三光。

25.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该方法进一步包含下列步骤：

26.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成以部分覆盖该多层结构之该顶表面，该方法进一步包含下列步骤：

27.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该发光层提供该顶表面，该方法进一步包含下列步骤：

形成一半导体披覆层于该第一超顺磁性层上。

28.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的第一超顺磁性层系形成于该多层结构之该顶表面上，该半导体发光组件进一步包含一半导体披覆层(semiconductor cladding layer)，该半导体披覆层提供该顶表面。

29.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的方法进一步包含下列步骤：

形成两个电极于该第一超顺磁性层上。

30.如权利要求29所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的电极以及该第一超顺磁性层系与该多层结构绝缘。

31.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的发光层系由一III-V族化合物或一II-VI族化合物所形成。

32.如权利要求19所述之制造半导体发光组件之方法，其特征在于所述的基材系由选自由玻璃(SiO₂)、硅(Si)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化铝(AlN)、蓝宝石、尖晶石(、三氧化二铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锂铝(LiAlO₂)、二氧化锂镓(LiGaO₂)以及四氧化镁二铝(MgAl₂O₄)所组成之一群组中之其一所形成。