CN102315344B - 发光器件、发光器件封装和包括其的发光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了发光器件、发光器件封装和发光系统。发光器件包括：第一导电类型半导体层；第二导电类型半导体层；以及在第一和第二导电类型半导体层之间的有源层。有源层包括：与第二导电类型半导体层相邻的第一有源层；与第一导电类型半导体层相邻的第二有源层；以及在第一和第二有源层之间的门量子势垒。

Description

发光器件、发光器件封装和包括其的发光系统
技术领域
本发明涉及发光器件、发光器件封装和发光系统。
背景技术
基于氮化物半导体薄膜的发光器件将电能转换为光能。随着薄膜生长技术和发光材料的发展，使用通过组合周期表的III族元素和V族元素形成的氮化物半导体材料的发光器件发射具有诸如红色、绿色、蓝色和紫外线的各种波长(颜色)的白光，并且通过使用荧光材料或组合颜色来实现高效率的白光。而且，与诸如荧光灯和白炽灯的现有光源相比，基于氮化物半导体薄膜的发光器件具有低功耗、半永久寿命、快速响应时间、稳定性和环保性。因此，发光器件的应用正扩展到替代构成液晶显示器(LCD)装置的冷阴极荧光灯(CCFL)的背光单元的发光二极管(LED)背光、替代荧光灯或白炽灯的白色LED发光器件、汽车的头灯、交通灯等。在扩展氮化物半导体发光器件的应用中，需要用于开发高效率发光器件的技术。
现有技术的氮化物半导体发光器件具有下述限制：当注入高电流时由于严重的非辐射复合损失过程导致发光效率降低。该原因未得到清楚地证实，并且许多国际学者和专家正在积极地研究以找到原因。而且，现有技术的氮化物半导体发光器件具有下述限制：当注入低电流时由于晶体缺陷导致的非辐射复合损失过程降低了发光效率。
在发射蓝光和绿光的氮化物半导体发光器件中，当注入高电流时引起的发光效率的降低是在实施用于高输出和高效率发光的发光器件中的紧迫的技术限制之一。
因此，强烈地要求开发理想的氮化物半导体发光器件结构，该理想的氮化物半导体发光器件结构在从具有少量注入电流的区域到具有大量注入电流的区域的范围内的所有注入电流区域中提供优异的发光量子效率。
发明内容
实施例提供了一种发光器件、发光器件封装和发光系统，它们创新地解决了现有技术氮化物半导体发光器件的限制，诸如在注入高电流时由于非辐射复合损失导致的发光效率的降低和在注入低电流时由于晶体缺陷导致的非辐射复合损失引起的发光效率的降低，由此，在所有注入电流区域中实现了高效率的发光特性。
在一个实施例中，一种发光器件包括：第一导电类型半导体层；第二导电类型半导体层；以及在第一和第二导电类型半导体层之间的有源层，其中，有源层包括：与第二导电类型半导体层相邻的第一有源层；与第一导电类型半导体层相邻的第二有源层；以及在第一和第二有源层之间的门量子势垒。
在另一实施例中，一种发光器件包括：第一导电类型半导体层；第二导电类型半导体层；以及在第一和第二导电类型半导体层之间的有源层，其中有源层包括：与第一导电类型半导体层相邻的多量子阱结构的第三有源层；与第二导电类型半导体层相邻的单量子阱结构的第四有源层；以及在第三和第四有源层之间的门量子势垒。
在又一实施例中，一种发光器件封装包括：发光器件；其中布置发光器件的封装主体；以及，一个或多个电极，其电连接发光器件和封装主体。
在又一实施例中，一种发光系统包括发光单元，该发光单元包括发光器件封装。
在附图和下面的说明中阐述一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图并且根据权利要求，其他的特征是显而易见的。
附图说明
图1是是示意地示出包括多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的有源层能带的视图。
图2是示出基于包括多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件(参见图1)的注入电流量的增加的内部发光量子效率的特性视图。
图3是示意地示出包括宽单量子阱结构的有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的有源层能带的视图。
图4是示出基于包括宽单量子阱结构的有源层的现有技术氮化物半导体发光器件(参见图3)的注入电流量的增加的内部发光量子效率的特性视图。
图5是示出根据实施例的发光器件的截表面的示例性视图。
图6是示意地示出根据第一实施例的发光器件中包括第一和第二有源层(即，双有源层)的发光器件的有源层的能带隙的视图。
图7是示出基于根据第一实施例的双有源层氮化物半导体发光器件的注入电流的发光效率的特性视图。
图8是示意地示出根据第二实施例的发光器件中具有包括多量子阱结构的第一有源层和超晶格结构的第二有源层的双有源层的双有源层发光器件的有源层的能带隙的视图。
图9是示意地示出根据第三实施例的发光器件中具有包括窄单量子阱结构的第一有源层和宽单量子阱结构的第二有源层的双有源层的发光器件的有源层的能带隙的视图。
图10是示出根据第三实施例的发光器件中的基于包括双有源层的氮化物半导体蓝光发光器件的注入电流的光学输出功率特性的视图。
图11是示意地示出根据第四实施例的发光器件中包括第一和第二有源层(即，双有源层)的氮化物半导体发光器件的能带隙的视图。
图12是示出根据第四实施例的发光器件中当将低电流注入到包括双有源层的发光器件中时的双有源层内的电子和空穴的分布的视图。
图13是示出根据第四实施例的发光器件中当将高电流注入到包括双有源层的发光器件中时的双有源层内的电子和空穴的分布的视图。
图14是示出根据第四实施例的发光器件中基于氮化物半导体蓝光发光器件的注入电流密度的内部发光量子效率的视图。
图15是示意地示出根据第五实施例的发光器件中具有多有源层的发光器件的有源层的能带隙的视图，其中多有源层包括分别与电子注入层和空穴注入层相邻地布置的一个多量子阱结构的第一有源层和两个宽单量子阱结构的第二有源层。
图16是示出根据第五实施例的发光器件中的氮化物半导体蓝光发光器件的光学输出功率的视图。
图17是示出根据实施例的发光器件封装的截面图。
图18是示出根据实施例的发光单元的透视图。
图19是示出根据实施例的背光单元的透视图。
具体实施方式
现在详细参考本公开的实施例，在附图中示出其示例。
以下，将参考附图详细描述根据实施例的发光器件、发光器件封装和发光系统。
在实施例的描述中，将理解的是，当层(或膜)被称为在另一层或基板“上”时，它可以直接地在另一层或基板上，或者也可以存在中间层。此外，将会理解的是，当层被称为在另一层“下”时，它可以直接地在另一层下，并且也可以存在一个或多个中间层。另外，还将理解的是，当层被称为在两层“之间”时，它可以是在两层之间的唯一层，或也可以存在一个或多个中间的层。
图1是示意地示出包括多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的有源层能带的视图。图2是示出基于包括多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件(参见图1)的注入电流量的增加的内部发光量子效率的特性视图。
如图2中所示，用于制造基于多量子阱结构的现有技术氮化物半导体发光器件的技术具有下述限制：发光量子效率与注入电流的增加反比例地显著减少。在现有技术的氮化物半导体多量子阱结构有源层中，在形成在量子阱导带(Ec)上的量子能级处布置从N型GaN基电子注入层注入的电子，并且在形成在量子阱价带(Ev)下的量子能级处布置从P型GaN基空穴注入层注入的空穴。当满足量子力学复合条件时，布置在量子阱中的基态量子能级处的电子和空穴复合以发光。
一个量子阱中具有最低能态的基态(量子数n＝1)量子能级可以量子力学地仅保留特定数量的电子或空穴。在较高的量子能级(较高量子数的量子能级)处布置的电子和空穴比在基态的能态处布置的电子和空穴高。因此，当注入的电子或空穴的数量足够时，一个量子阱中布置在高量子能级处的载流子(电子和空穴)移动到另一相邻的量子阱中的基态，并且参与发光。
然而，在包括多量子阱结构有源层(发光层)的现有技术氮化物半导体发光器件中，有源层中的所有量子阱层不能保形地分布或容纳多个注入的载流子，并且只有与空穴注入层相邻的小数量的量子阱层参与发光。因此，当注入电流的量足够时，在有源层内产生没有有效地约束的多余电子和空穴。
该多余的电子或空穴不参与发光，并且通过俄歇非辐射复合过程(augernonradiativerecombinationprocess)在有源层中自行消失或泄漏到有源层的外部。
该俄歇非辐射复合过程被表达为Cn3(其中，C是俄歇常数，并且n是注入的载流子密度)，并且该俄歇非辐射复合过程是量子力学地产生的材料的基础属性。泄漏到有源层外部在注入的载流子的量子势垒溢出时出现。
在现有技术氮化物半导体发光器件中，由于材料的基础极性性质导致在有源层内部实质上存在很大的内场，并且因为注入到有源层内的电子不具有载流子性质，所以还出现严重的载流子溢出。
结果，当注入电流增加时，电子和空穴的非辐射损失增加，因此，例如内部量子效率的有源层的发光效率显著地降低。
在基于多量子阱结构有源层的氮化物半导体发光器件中，当施加高电流时引起的发光效率的减小是在实施用于高输出功率发光的发光器件中的紧迫的技术限制之一。
图3是示意地示出包括宽单量子阱结构的有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的有源层能带的视图。
图4是示出基于包括宽单量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件(参见图3)的注入电流量的增加的内部发光量子效率的特性视图。如图4中所示，基于宽单量子阱结构的现有技术氮化物半导体发光器件的技术具有下述限制：在低电流区域中由于晶体缺陷导致的非辐射损失大大地减少了发光量子效率。
现有技术氮化物半导体发光器件包括具有较厚的有源层的InGaN单量子阱结构层作为有源层。
与现有技术多量子阱结构有源层(参见图1)相比，较宽的InGaN单量子阱结构有源层(参见图3)能够有效地容纳较多的电子和空穴。因此，当注入电流的量足够时，有源层的发光效率良好。
然而，使用半导体薄膜的发光器件本质上具有由于在有源层内存在的晶体缺陷导致的非辐射损失属性。这样的与晶体缺陷相关的Shockley-Read-Hall(SHR)非辐射复合过程被表达为“An”(其中，A是SHR常数，并且n是注入的载流子密度)，并且是低注入电流区域中的主要的载流子复合过程。
结果，包括较厚的单量子阱结构有源层的氮化物半导体发光器件在有源层中存在的晶体缺陷的总数相对增加，因此，由于晶体缺陷导致的非辐射损失效应增加。因此，包括较厚的单量子阱结构有源层的氮化物半导体发光器件具有下述限制：装置的内量子效率(发光效率)在低电流注入区域中非常低。
因此，基于多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件在低电流注入区域中由于有效的量子限制效应而具有良好的发光效率，但是在高电流注入区域中具有非常低的发光效率。另一方面，基于较厚的单量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件在高电流注入区域中具有良好的发光效率，但是在低电流注入区域中具有非常低的发光效率。因此，实施例提出了一种理想的氮化物半导体发光器件结构，其在低电流注入区域和高电流注入区域中都具有良好的发光效率。
在氮化物半导体发光器件中，从载流子注入层注入到有源层的载流子进行下面的四种过程之一。
整个载流子复合是“R＝An+Bn2+Cn3+L(n)”，其中，n是注入的载流子密度，A是SHR常数，B是辐射复合常数，C是俄歇常数，L是依赖于n的高阶的载流子泄漏过程函数。
在四种载流子复合过程中，发光过程是Bn2，并且其他三种过程分别是晶体缺陷非辐射过程、俄歇非辐射过程和载流子泄漏非辐射过程。
因此，为了最大化氮化物半导体发光器件的内量子效率，当注入低电流时，可以最小化是主要的非辐射过程的SHR过程的效果，并且当注入高电流时，可以最小化是主要的非辐射过程的载流子泄漏过程。
根据用于实现实施例的方法，可以通过当注入低电流时最小化发光面积来最大化量子限制效应，并且可以当注入高电流时最大化发光面积。
根据实施例，一个发光器件中包括的有源层结构可以是根据注入电流区域的可变多功能结构。根据实施例，作为用于实现可变多功能有源层结构的一个实施例，如下地提出双有源层概念。
根据实施例，双(或多)有源层概念包括：第一有源层，其用作低电流区域中的主要层；第二有源层，其用作高电流区域中的主要层；以及在第一和第二有源层之间的门量子势垒，并且双(或多)有源层概念在从低电流区域至高电流区域的范围内的所有注入电流区域中实现高LED发光效率。根据实施例，主要元件的功能如下。
第一有源层具有量子阱结构，因此在低电流区域中由于发光面积的限制和量子限制效应使得最大化发光效率。第一有源层包括较薄的量子阱层，允许小数量的量子阱层参与发光，因此最小化由于晶体缺陷导致的SHR非辐射复合过程。
门量子势垒控制载流子的量子力学隧穿和漂移输运属性，以允许第二有源层在特定的注入电流或更高的注入电流时主要参与发光。根据实施例，门量子势垒被布置在具有量子阱结构的第一和第二有源层之间，并且可以改变门量子势垒的厚度和能带隙的大小，以控制第二有源层开始参与发光的临界注入电流的量。
第二有源层具有容纳多个载流子的结构，并且用作高电流区域中具有良好的发光效率的主要有源层。
根据实施例，例如，通过包括薄量子势垒，第二有源层结构可以具有通过量子力学隧穿形成微能带的超晶格结构、较宽的单量子阱结构或较宽的多量子阱结构。
超晶格结构、较宽的单量子阱结构或较宽的多量子阱结构有效地容纳多个载流子，以允许载流子当注入高电流时参与发光，从而在高电流区域中实现良好的发光效率特性。
根据实施例，在第一和第二有源层之间的主要差别在于第二有源层具有比第一有源层高的量子力学量子化的状态密度。第二有源层具有较高的状态密度，因此与第一有源层相比能够将更多的载流子有效地容纳到发光层中。
根据量子阱层的宽度(厚度)和能带隙的大小来量子力学地确定从发光器件的有源层发射的波长。因此，可以适当地控制量子阱层的能带隙的大小，以便第二有源层发射与第一有源层相等或类似的波长的光。
两个有源层(即，第一和第二有源层)的波长可以相等或类似，以实施一个发光器件，该发光器件发射具有良好的色纯度或相同的波长的单色光。
例如，当第一有源层的光和第二有源层的光被表达为颜色坐标时，联结第一有源层的颜色坐标和第二有源层的颜色坐标的直线可以位于包括两个有源层的颜色坐标的同一颜色区域中。而且，从第一和第二有源层中的每一个发射的光可以具有80％或更高的色纯度。
根据实施例，当与空穴注入层相邻地包括在低电流区域中主要执行功能的第一有源层时，第一有源层中的量子阱的能带隙的大小可以等于或大于第二有源层中的量子阱的能带隙的大小。图5是示例性地示出根据实施例的发光器件100的截面图。
在实施例中，主要描述垂直发光器件，但是它仅是示例。实施例可以应用到水平发光器件、倒装芯片发光器件和包括通孔的混合发光器件。
根据实施例的发光器件100可以包括发光结构、形成在第二导电类型半导体层130下的第二电极层140和在第一导电类型半导体层110上的第一电极150。在此，发光器件结构包括第一导电类型半导体层110、有源层120和第二导电类型半导体层130。
第一导电类型半导体层110可以由掺杂有第一导电掺杂物的III-V族化合物半导体形成。当第一导电类型半导体层110是N形半导体层时，作为N形掺杂物的第一导电掺杂物可以包括Si、Ge、Sn、Se或Te，但是本公开不限于此。
第一导电类型半导体层110可以包括具有组成式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料。
第一导电类型半导体层110可以由GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP和InP中的至少一个形成。
有源层120可以包括第一有源层121，其有效地在低电流区域中执行功能；第二有源层122，其有效地在高电流区域中执行功能；以及在第一和第二有源层121和122之间的门量子势垒125，但是有源层120不限于此。在下面的实施例中将具体描述有源层120。
第二导电类型半导体层130可以包括掺杂有第二导电掺杂物的III-V族化合物半导体，例如，包括具有组成式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的半导体材料。例如，第二导电类型半导体层130可以由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中选择的至少一种材料形成。当第二导电类型半导体层130是P型半导体层时，作为P型掺杂物的第二导电掺杂物可以包括Mg、Zn、Ca、Sr或Ba等。第二导电类型半导体层130可以形成为单层或多层，但是本公开不限于此。
在实施例中，第一导电类型半导体层110可以实施为N型半导体层，并且第二导电类型半导体层130可以实施为P型半导体层。但是本公开不限于此。而且，具有与第二导电类型半导体层130相反的极性的半导体层，例如N型半导体层(未示出)可以形成在第二导电类型半导体层130上。因此，发光结构可以实施为N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构之一。
第二电极层140可以包括耦合层142、欧姆层144、反射层146和导电支持基板148。
例如，耦合层142可以包括Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag和Ta中的至少一个。
例如，欧姆层144可以由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物(AZO)、锑锡氧化物(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、IZO氮化物(IZON)、Al-GaZnO(AGZO)、In-GaZnO(IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一个形成，但是本公开不限于此。
而且，反射层146反射从发光结构入射的光，从而改善光提取效率。
反射层146可以由包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一个的金属或合金形成。而且，反射层146可以形成为包括金属或合金以及诸如IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO和ATO的透光导电材料的多层。例如，反射层146可以形成为诸如IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Ni的堆叠结构。
导电支持基板148可以支撑发光结构，并且向发光结构供电。导电支持基板148可以由具有高导电性的金属、金属合金或导电类型半导体材料形成。
例如，导电支撑基板148可以包括铜(Cu)、铜合金、金(Au)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜钨(Cu-W)和载具晶圆(例如，Si、Ge、GaAs、GaN、ZnO、SiGe、SiC等)中的至少一个。
电化学金属沉积方法、镀方法或使用共熔金属的结合方法可以用作用于形成导电支持基板148的方法。
以下，在实施例中，将通过使用下面的一些结构示例来更详细地描述外延结构(以下称为epi结构)中的主要元件的机制。
(第一epi结构)
可以以电子注入层/第二有源层/门量子势垒/第一有源层/空穴注入层的顺序来形成根据第一结构示例的epi结构。
在第一结构示例中，当注入低电流时，载流子主要被输入到第一有源层中以发光。第一有源层的能带隙可以等于或类似于第二有源层的能带隙。当注入的电流的量增大到大于特定量的电流时，空穴通过门量子势垒，并且开始填充第二有源层。因此，当注入高电流时，第一和第二有源层参与发光，在该情况下，具有比第一有源层更大的容纳载流子的能力的第二有源层变为主要发光源。
(第二epi结构)
可以以电子注入层/第三有源层/门量子势垒/第四有源层/空穴注入层的顺序来形成根据第二结构示例的epi结构。
在第二结构示例中，当注入低电流时，载流子主要被输入到第三有源层中以发光。第四有源层的能带隙可以大于第二有源层的能带隙。门量子势垒的能带隙可以小于空穴注入层的能带隙，使得当注入低电流时空穴被有效地注入到第三有源层中。当注入高电流时，电子填充具有较小的能带隙的第三有源层，通过门量子势垒，并且被注入到第四有源层中以参与发光。
(第三epi结构)
可以以电子注入层/第四有源层/门量子势垒/第三有源层/门量子势垒/第四有源层/空穴注入层的顺序来形成根据第三结构示例的epi结构。在第三epi结构中，当注入低电流时，载流子主要被输入到第三有源层中以发光。第四有源层的能带隙可以大于第三有源层的能带隙。门量子势垒的能带隙可以小于空穴注入层的能带隙，使得当注入低电流时空穴被有效地注入到第三有源层中。
当注入高电流时，电子填充具有较小的能带隙的第三有源层，漂移-输运门量子势垒，并且被注入到与空穴注入层相邻的第四有源层，以参与发光。当注入高电流时，空穴填充第三有源层，漂移-输运门量子势垒，并且注入到第四有源层中以参与发光。
实施例的创新点在于提出了一种智能发光结构，其克服了包括单个有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的本质/结构限制。
发射单色(即，单个波长)的基于氮化物半导体薄膜的现有技术发光器件在薄膜内包括一个有源层。发射双色或三色(即，多个波长)的基于氮化物半导体薄膜的现有技术发光器件在薄膜内包括两个或三个有源层。
然而，这样的多波长发光器件是同时发射蓝光和绿光或者蓝光、绿光和红光的技术，因此在不使用荧光材料的情况下实现白色LED。根据实施例的包括多个有源层的智能有源层结构使得发射单色(即，单个波长)的氮化物半导体发光器件能够在从低注入电流区域至高注入电流区域范围内的所有注入电流区域中实现良好的发光效率，因此不同之处在于提供能够克服现有技术氮化物半导体发光器件技术的本质限制的概念。
以下，将对于每一个实施例详细描述根据实施例的发光器件、发光器件封装和发光系统。
<第一实施例>
图6是示意地示出根据第一实施例的发光器件中包括基于第一epi结构的双有源层的发光器件的有源层的能带隙的视图。在第一实施例中，第二有源层可以具有超晶格结构，并且第一有源层可以具有单量子阱结构。
根据第一实施例的发光器件100可以包括第一导电类型半导体层110、第二导电类型半导体层130和在第一和第二导电类型半导体层110和130之间的有源层120。第一导电类型半导体层110可以是电子注入层，并且第二导电类型半导体层130可以是空穴注入层。然而，本公开不限于此。
有源层120可以包括与第二导电类型半导体层130相邻的第一有源层121、与第一导电类型半导体层110相邻的第二有源层122和在第一和第二有源层121和122之间的门量子势垒125。
在根据第一实施例的发光结构中，有源层120可以包括：第一有源层121，其具有单量子阱结构，并且有效地在低电流区域中执行功能；第二有源层122，其具有超晶格结构，并且有效地在高电流区域中执行功能；以及在第一和第二有源层121和122之间的门量子势垒125。
在根据第一实施例的发光结构中，在实施有源层120时，可以利用量子阱结构来最小地设计与发光相关的发光区域，以解决当注入低电流时由于晶体缺陷导致的发光效率的降低，并且，当注入高电流时，可以利用超晶格结构来最大地设计与发光相关的发光区域。
在第一实施例中，低电流可以是大约5A/cm2或更小，并且高电流可以是大约35A/cm2或更高。然而，本公开不限于此。
第一有源层121包括量子阱，该量子阱包括量子力学形成的量子化能级。在第一有源层121中，为了方便，n示意地表示其中空穴和电子被置于示出量子效应的量子阱中的量子化能级的量子数。
第二有源层122是具有超晶格结构的发光层。在第一有源层121的多量子阱结构中，当量子势垒足够薄时，量子势垒可能不再示出量子限制效应，并且量子阱中限制的电子和空穴通过量子力学隧穿效应通过量子势垒并且通过扩展到整个超晶格内来形成特定的微能带。在第一实施例中，带结构可以被称为超晶格微带，但是本公开不限于此。
在该实施例中，第二有源层122的超晶格结构是发光的发光区域，并且不同之处在于用于减轻应力或注入载流子的现有技术超晶格结构不是发光区域。
第二有源层122可以包括多个多量子阱结构122a至122d和多量子阱(未示出)，并且第二有源层122的量子势垒使能载流子(电子和空穴)的量子力学隧穿。
例如，第二有源层122的量子势垒可以具有大约0.2nm至大约7nm的厚度d2。例如，在第二有源层122的超晶格结构中，当量子势垒的厚度是大约7mm或更小时，可以形成有效的微带，并且可以将注入的空穴有效地分布到整个超晶格中。
第二有源层122的量子阱122a至122d中的每一个可以具有大约2nm至大约10nm的厚度，但是本公开不限于此。
在该实施例中，当施加低电流时，门量子势垒125可以限制通过第二导电类型半导体层130注入到第一有源层121中的空穴，使得注入的空穴不能被转移到第二有源层122。当施加等于或高于特定注入电流的高电流时，门量子势垒125可以允许通过第二导电类型半导体层130注入到第一有源层121中的空穴通过漂移输运有效地转移到第二有源层122。
例如，门量子势垒125的厚度dg可以是大约3nm至大约15nm。在门量子势垒125具有小于大约3nm的厚度的情况下，当注入低电流时，空穴可能没有有效地限制在第一有源层121的量子阱中。在门量子势垒125具有大于大约15nm的厚度的情况下，当注入高电流时，空穴可能没有有效地通过门量子势垒125。
例如，门量子势垒125的厚度dg可以是大约4nm至大约12nm，但是本公开不限于此。在门量子势垒125具有大约4nm或更大的厚度的情况下，当注入低电流时，空穴可以更有效地限制在第一有源层121的量子阱中。在门量子势垒125具有大约12nm或更小的厚度的情况下，当注入高电流时，空穴可以更有效地通过门量子势垒125并且注入到第二有源层122中。
门量子势垒125的能带隙的大小可以大于第一有源层121中的量子阱的能带隙的大小，并且等于或小于第二导电类型半导体层130的能带隙的大小。当注入低电流时，门量子势垒125的能带隙的大小可以大于第一有源层121中的量子阱的能带隙的大小，以便有效地将空穴限制在第一有源层121的量子阱中。
随着注入的电流增加，积累到第一有源层121的量子阱中的空穴的数量增加，并且空穴的一部分与电子复合从而发光而消失。
当注入高电流时，空穴可以更有效地通过门量子势垒125，并且被注入到第二有源层122中，为此，门量子势垒125的能带隙的大小可以小于第二导电类型半导体层130中的量子阱121的能带隙的大小。通过控制氮化物半导体(InxAlyGa1-x-yN，0≤x，y≤1)门量子势垒的构成来改变门量子势垒125的能带隙。
在该实施例中，理想的有源层120的主要机制使用氮化物半导体材料的独特属性，其中，氮化物半导体有源层120中的电子具有低的有效质量和高的迁移率，并且氮化物半导体有源层120中的空穴具有较高的有效质量和非常低的迁移率。
当注入低电流时，从第一导电类型半导体层110(例如，电子注入层)注入到有源层120中的电子可以容易地通过具有超晶格结构的第二有源层122和门量子势垒125，并且到达第一有源层121的量子阱层，因为电子在有源层120中具有较高的迁移率。
当注入低电流时，从第二导电类型半导体层130(例如，空穴注入层)注入到有源层120中的空穴可以被量子力学地限制在与空穴注入层相邻的第一有源层121的量子阱中，并且没有有效地通过门量子势垒125，因为空穴具有高的有效质量和低的迁移率。
另一方面，当注入高电流时，从空穴注入层注入到有源层中的空穴填充第一有源层121的所有量子阱，然后多余的空穴通过门量子势垒125并且到达超晶格结构的第二有源层122。第二有源层122可以有效地容纳大量多余的空穴，并且通过参与发光，当注入高电流时，第二有源层122用作主要有源层。当注入高电流时，从电子注入层注入到有源层中的电子可以容易地分布在整个有源层中。
下面参考图6来更详细地描述该实施例的机制。
当注入低电流时，从第二导电类型半导体层130(例如，空穴注入层)注入到有源层中的空穴注入到第一有源层121的量子阱中。注入到第一有源层121的量子阱中的空穴被置于具有最低能态的量子化能级“n＝1”处。在量子阱中量子力学地限制量子化能级“n＝1”处布置的空穴，并且因为空穴与电子相比具有较高的有效质量和低的迁移率，所以空穴没有通过门量子势垒125，并且移动到第二有源层122。根据该实施例，第一有源层121的量子阱可以具有大约2nm至大约16nm的厚度。根据该实施例，第一有源层121的量子阱可以具有大约2nm至大约10nm的厚度。从第一导电类型半导体层110(例如，电子注入层)注入到有源层120中的电子与空穴相比具有低的量子力学有效质量和高的迁移率，因此，注入的电子可以容易地通过第二有源层122和门量子势垒125，并且到达第一有源层121的量子阱。
注入到第一有源层121的量子阱中的电子被置于具有最低能态的量子化能级“n＝1”处。结果，当注入低电流时已经注入的电子和空穴在第一有源层121的量子阱中复合以发光。
另一方面，当注入高电流时，从第二导电类型半导体层130(例如，空穴注入层)注入到有源层120中的空穴填充第一有源层121的量子阱中的所有量子化能级，并且然后，多余的空穴通过门量子势垒125并且注入到第二有源层122中。第二有源层122包括超晶格微带，因此在微带中，与第一有源层121的量子阱相比，可以量子力学地容纳更多的空穴。
根据该实施例，第二有源层122可以具有超晶格结构，其中，具有小的能带隙的量子阱和具有大的能带隙的量子势垒交替堆叠至少两次或更多次，并且，可以量子力学地执行电子和空穴的隧穿。根据该实施例，第二有源层122中的量子阱的数量可以是大约2至大约20个。
根据该实施例，第一有源层121中的量子阱的能带隙的大小可以等于或大于量子阱122a至122d的能带隙的大小。这是因为当注入的电流等于或大于特定值时，空穴通过第一有源层121中的门量子势垒125，并且被有效地输运到第二有源层122。当从具有高能态的位置向具有低能态的位置注入空穴时，空穴注入效率本质地增加。
注入到第二有源层122中的空穴有效地分散到整个超晶格中，并且量子力学地与从电子注入层注入的电子复合以发光。结果，当注入高电流时已经注入的电子和空穴可以分散到第一和第二有源层121和122中，并且在其中有效地复合以发光。
根据该实施例，装置的操作所需的注入的电流的量可能在低电流区域和高电流区域中未清楚地区分，而是根据要实施的发光器件的可用性来可变地选择和控制。
根据该实施例，可以根据门量子势垒125的能量势垒高度和厚度来有效地控制从第一有源层121注入到第二有源层122中的空穴的注入效率。此外，根据该实施例，通过相对地控制第一有源层121中的能带隙的大小和第二有源层122中的能带隙的大小，可以有效地改变从第一有源层121诸如到第二有源层122中的空穴的注入效率。
根据该实施例，当第一有源层121的能带隙的大小等于或大于第二有源层122的能带隙的大小时，可以在特定的注入电流或更高的注入电流的情况下将空穴有效地从第一有源层121输运到第二有源层122。
图7示出基于根据第一实施例的双有源层氮化物半导体发光器件的注入电流的发光效率的特性。在制造装置时，薄膜生长过程使用低压金属有机化学气相沉积系统(LPMOCVD)，但是本公开不限于此。已经将蓝宝石衬底用作衬底。已经通过施加激光剥离处理来移除该衬底，并且其后，已经制造了垂直LED芯片。
为了比较效果，已经制造了包括5个量子阱层的现有技术蓝光发光器件。根据图7，根据实施例的双有源层发光器件在所有注入电流区域中示出比基于多量子阱结构的氮化物半导体蓝光发光器件的内部发送效率更好的发光效率特性。
根据第一实施例，根据第一实施例的发光器件在大约1000mA的注入电流的情况下示出已经比现有技术发光器件进一步改进了至少30％的光效率。
<第二实施例>
图8是示意地示出根据第二实施例的包括双有源层的发光器件(参见第一结构)中的有源层的能带隙的视图。在第二实施例中，第二有源层具有超晶格结构，并且第一有源层具有包括两个量子阱层的多量子阱结构。第二实施例可以应用第一实施例的技术特征。
根据第二实施例的发光器件102可以包括具有多量子阱结构的第一有源层121，因此可以包括多个量子阱121a和121b和量子势垒121c。
在第二实施例中，即使当在低电流区域和中间区域中注入电流时，与第一有源层121具有多量子阱结构的情况和第一有源层121包括单量子阱的情况相比，第一有源层121可以有效地作为主要有源层。
例如，当注入低电流时，从第二导电类型半导体层130(例如，空穴注入层)注入的空穴限制在第一有源层121的第一量子阱121a中，并且其后与电子复合以发光。
当在中间区域中注入电流时，从空穴注入层注入的空穴填充第一有源层121中的第一量子阱121a的量子化能级，然后，多余的空穴通过第一有源层121中的量子势垒121c，注入到第二量子阱121b中并且与电子复合以发光。
在第二实施例中，第一有源层121中的量子阱的数量可以是大约2个至大约3个。
根据第二实施例，在第一有源层121的多量子阱结构中的量子阱的数量超过3的情况下，当注入的空穴通过具有多量子阱结构的第一有源层121时，在注入高电流时从空穴注入层注入到第二有源层122中的空穴提供较大的串行电阻，因此，向第二有源层122的空穴注入效率降低。因此，在第一有源层121的多量子阱结构中的量子阱的数量超过3的情况下，当注入高电流时，第二有源层122不能有效地作为主要有源层。
在第二实施例中，第一有源层121的量子势垒121c可以等于或小于门量子势垒125的厚度dg。在第二实施例中，例如，第一有源层121的量子势垒121c可以是大约0.2nm至大约7nm。
根据第二实施例，在第一有源层121中的量子势垒121c的厚度d1超过大约7nm的情况下，在注入中间电流和高电流时从空穴注入层注入到有源层120中的空穴填充第一有源层121的第一量子阱121a，然后，当多余的空穴通过较厚的量子势垒121c时，多余的空穴受到高串行电阻和非辐射损失，从而降低了向第二量子阱121b和第二有源层122的空穴注入效率。
因此，当第一有源层121中的量子势垒121c的厚度d1超过大约7nm时，第一有源层121的第二量子阱121b和第二有源层122可能在注入中间电流和高电流时没有有效地参与发光。
在第二实施例中，第一有源层121中的量子阱的厚度可以是大约2nm至大约10nm。根据该实施例，第一有源层121中的量子势垒121c的能带隙的大小可以等于或小于门量子势垒125的能带隙的大小。根据第二实施例，随着第一有源层121中的量子势垒121c的能量势垒的高度变小并且量子势垒121c的能量势垒的厚度变小，在增加注入电流时从第一有源层121注入到第二有源层122中的空穴的注入效率可以增加。
中间电流可以是大约5A/m2或更高至大约35A/m2或更小。然而，本公开不限于此。
以下，将描述用于制造根据第一和第二实施例的发光器件的方法。
例如，第一导电类型半导体层110、有源层120和第二导电类型半导体层130形成在诸如蓝宝石衬底的衬底(未示出)上。例如，在衬底(未示出)上生长氮化物半导体电子注入层，并且，在衬底上生长并且制造氮化物半导体有源层和空穴注入层。
可以在氮化物半导体电子注入层薄膜上制造包括超晶格结构的第二有源层122，并且，可以在第二有源层122和第一有源层121之间制造门量子势垒125。
可以通过堆叠具有不同的能带隙的多个氮化物半导体层来制造第二有源层122的超晶格结构。当可以通过重复地堆叠具有不同的能带隙的多个氮化物半导体层来制造第二有源层122的超晶格结构时，重复的次数可以是至少二次或更多。第二有源层122的超晶格结构中具有大的能带隙的氮化物半导体层可以具有大约0.2nm至大约7nm的厚度，但是本公开不限于此。
第二有源层122的超晶格结构中具有小的能带隙的氮化物半导体层可以具有大约2nm至大约10nm的厚度，但是本公开不限于此。第二有源层122和第一有源层121之间的门量子势垒125可以具有大约3nm至大约15nm的厚度，但是本公开不限于此。
从第二有源层122发射的光和从第一有源层121发射的光可以被制造为具有相等或类似的波长。第一有源层121中的量子阱的数量可以是大约1个至大约3个。第一有源层121的量子阱层可以具有大约2nm至大约10nm的厚度，但是本公开不限于此。当第一有源层121具有多量子阱结构时，量子势垒的厚度d2可以被制造为大约0.2nm至大约7nm，但是本公开不限于此。
<第三实施例>
图9是示意地示出根据第三实施例的包括双有源层的发光器件(参见第一epi结构)中的有源层的能带隙(103)的视图。在第三实施例中，第二有源层124包括具有较宽宽度的单量子阱结构，并且第一有源层121包括具有较窄宽度的单量子阱结构。
第三实施例可以应用第一和第二实施例的技术特征。
在根据第三实施例的发光结构中，双有源层包括：具有窄单量子阱的第一有源层121，其在低电流区域中有效地操作；具有宽单量子阱的第二有源层124，其在高电流区域中有效地操作；以及在第一和第二有源层121和124之间布置的门量子势垒125。
而且，在第二实施例中，根据第三实施例的第一有源层121可以包括一个或多个量子阱层。
根据第三实施例，第一有源层121形成为比第二有源层124薄，因此具有更好的量子力学量子阱限制效果。
与第二导电类型半导体层130相邻地布置的第一有源层121的厚度可以是大约1nm至大约10nm。当第一有源层121的厚度小于大约1nm时，可能在有源层(发光层)中没有量子力学地形成足够量的能级。
当第一有源层121的厚度大于大约10nm时，量子阱限制效果相对地量子力学地减小。当注入低电流时，由于量子限制效果使得第一有源层121可以提供良好的发光效率。根据该实施例，第二有源层124可以具有大约3nm至大约300nm的厚度。当第二有源层124的厚度是大约300nm或更大时，由于晶体缺陷导致的非辐射损失效应大大地增加，因此，发光器件的发光效率大大地降低。在第二有源层124的厚度小于大约3nm的情况下，如果注入多个载流子，则第二有源层124不能有效地容纳载流子，因此，装置的发光效率降低。
根据第三实施例，第一有源层121比第二有源层124更薄。根据第三实施例，与作为电子注入层的第一导电类型半导体层110相邻地布置的第二有源层124使能N型掺杂。例如，注入到以N型掺杂的第二有源层124中的电子可以通过第二有源层124，并且被有效地注入到第一有源层121中。
在根据该实施例的发光器件中，当注入低电流时，第一有源层121可以用作主要有源层，并且当注入高电流时，第二有源层124可以用作主要有源层。
根据第三实施例，在作为N型半导体层的第一导电类型半导体层110附近布置的第二有源层124的能带隙的大小可以等于或小于在作为P型半导体层的第二导电类型半导体层130附近布置的第一有源层121的能带隙的大小。
根据该实施例，当向发光器件中注入低电流时，空穴可以被充分地填充并且然后被限制在具有低量子化能级的第一有源层121中，允许从第一有源层121发光，并且其后移动到第二有源层124。在该情况下，门量子势垒125可以被布置在第二有源层124和第一有源层121之间，并且形成为大约3nm至大约8nm的厚度。
根据第三实施例，第一有源层121被描述为一个，但是其可以形成为两个或更多个。图10是示出基于根据第三实施例的双有源层氮化物半导体蓝光发光器件的注入电流的光学输出功率特性的视图。
根据第三实施例，图10示出包括窄量子阱的第一有源层在低电流区域中操作，并且包括宽量子阱的第二有源层主要在高电流区域中操作。
<第四实施例>
图11是示意地示出根据第四实施例的发光器件中包括双有源层的氮化物半导体发光器件的能带隙(104)的视图，其中双有源层包括多量子阱结构的第三有源层和宽单量子阱结构的第四有源层。
第四实施例可以应用第一至第三实施例的技术特征。
根据第四实施例，与作为电子注入层的第一导电类型半导体层110相邻的第三有源层123可以具有多量子阱结构，并且与作为空穴注入层的第二导电类型半导体层130相邻的第四有源层126可以具有宽单量子阱结构。
第三有源层123中的每一个量子阱可以具有大约1nm至大约10nm的厚度，并且第三有源层123可以具有大约3nm至大约300nm的厚度。根据第四实施例，第四有源层126的厚度可以大于第三有源层123中的每一个量子阱的厚度。
根据第四实施例，可以P掺杂第四有源层126。根据第四实施例，具有宽阱结构的第四有源层126的能带隙的大小可以等于或大于第三有源层123中的量子阱的能带隙的大小。
当向发光器件中注入低电流时，第四有源层126可以具有较大的能带隙。例如，因为第四有源层126已经被P掺杂，所以空穴可以通过第四有源层126，并且被注入到第三有源层123中。此外，从第一导电类型半导体层110注入的电子可以在第三有源层123中与空穴复合以发光。
根据第四实施例，在空穴注入效率方面，与作为空穴注入层的第二导电类型半导体层130相邻的第四有源层126的能带隙的大小可以等于或大于作为电子注入层的第一导电类型半导体层110的能带隙的大小。
在此，第一epi结构(参见第一至第三实施例)和根据第四实施例的结构之间的差别在于与P型导电类型半导体层相邻的第四有源层126包括宽阱，即，用于高电流的阱，因此，当第三有源层123的能带隙的大小与第四有源层126的能带隙的大小相同时，因为第四有源层126较厚，所以在较厚的量子阱中量子化的能级可以具有比在较薄的第三有源层123中的基态(n＝1)能级在量子力学上小的能态。
因此，关于与第一epi结构相同的机制，即关于空穴注入效率的增加，与P型导电类型半导体层相邻的厚的第四有源层126可以具有比第三有源层123的能带隙大即使一点的能带隙。
而且，不同于第一epi结构，第四有源层126与第二epi结构中的第二导电类型半导体层130相邻(参见第四实施例)。因此，当注入低电流时，空穴被注入到第三有源层123以主要地发光，因此，不同于第一epi结构，在第二epi结构中，门量子势垒125可以被设计得更薄，使得当注入低电流时有效地执行隧穿。
根据第四实施例，如图12中所示，当向发光器件内注入低电流时，从第一导电性半导体层110注入的电子主要限制在第三有源层123中，但是在第四有源层126中相对地减少了电子浓度。
图12是示出根据第四实施例的当向包括双有源层的发光器件中注入低电流时的双有源层内的电子和空穴的分布的视图。
当向发光器件中注入高电流时，从第一导电类型半导体层110注入到有源层中的电子中的一些填充第三有源层123的多量子阱中的所有量子化能级，并且多余的电子通过门量子势垒125，并且通过隧穿或漂移输运过程注入到第四有源层126中。
根据第四实施例，如图13中所示，当将高电流注入到发光器件中时，在从第一导电类型半导体层110注入的电子的情况下，在第四有源层126中相对地增加电子浓度。
图13是示出根据第四实施例的当向包括双有源层的发光器件中注入高电流时的双有源层内的电子和空穴的分布的视图。
即，如图12中所示，当将低电流注入到发光器件中时，主要从第三有源层123发光，因为电子浓度在第四有源层126中减少。然而，如图13中所示，当注入高电流时，从第三和第四有源层123和126保形地发射光。
第四有源层126比第三有源层123的多量子阱更厚，因此可以有效地容纳大量电子，该大量电子与空穴复合以发光。
因此，根据第四实施例，当注入高电流时已经被注入到有源层中的电子和空穴可以分散到第三和第四有源层123和126中，并且在其中有效地复合以发光，由此在高注入电流区域中提供高发光效率。
图14是示出基于根据第四实施例的具有双有源层结构的氮化物半导体蓝光发光器件的注入电流密度的内部发光量子效率的视图。将仅包括多量子阱结构的第一有源层MQW的发光器件与仅包括宽单量子阱结构的第二有源层DH的发光器件相比，如图14中所示，根据第四实施例的双有源层发光器件在宽注入电流区域中相对地提供了良好的内部量子效率IQE。
(第五实施例)
图15是示意地示出根据第五实施例的发光器件中包括多有源层的发光器件的有源层的能带隙(105)的视图。
例如，图15是示意地示出多有源层发光器件的有源层的能带隙的视图，其中，根据第三epi结构，一个第三有源层124具有多量子阱结构(124a，124b)，与空穴注入层相邻的第四有源层126具有宽单量子阱结构，并且与电子注入层相邻的第五有源层128具有宽单量子阱结构。
第五实施例可以应用第四实施例的技术特征。
在第五实施例中，具有多量子阱结构的第三有源层124被布置在具有宽单量子阱结构的第四和第五有源层126和128之间。
在根据第五实施例的发光器件中，布置在多有源层的中心部分处的具有多量子阱结构的第三有源层124在低电流区域中主要参与发光，但是具有宽单量子阱结构的第四和第五有源层126和128在高电流区域中主要且有效地参与发光。
在第五实施例中，如实施例中那样，在第三和第四有源层之间以及在第三和第五有源层之间布置门量子势垒。
在根据第五实施例的发光器件中，注入电流时的发光机制与如上在实施例中所述的发光机制类似地操作。下面将参考图15来更详细地描述根据第五实施例的发光器件的操作机制。
当注入低电流时，从空穴注入层注入到有源层中的空穴通过第四有源层126，通过第一门量子阱势垒125a，并且注入到第三有源层124的量子阱层内。
根据第五实施例，当第四有源层126的能带隙的大小大于第三有源层124中的量子阱层的能带隙的大小时，能够增加空穴注入效率。
当注入低电流时，从电子注入层注入到有源层中的电子通过第五有源层128，通过第二门量子阱势垒125b，并且注入到第三有源层124的量子阱层中。
根据第五实施例，当第五有源层128的能带隙的大小大于第三有源层124中的量子阱层的能带隙的大小时，能够增加电子注入效率。
结果，当注入低电流时，电子和空穴注入到位于多有源层的中心部分处的第三有源层124中，并且被复合以有效地发光。
当注入高电流时，从电子注入层注入到有源层中的电子填充布置在中心部分处的第三有源层124中的所有量子化能级，并且多余的空穴通过门量子势垒125a和125b，并且有效地注入到与空穴注入层相关联的第四有源层126和与电子注入层相邻的第五有源层128。
因此，当注入高电流时，第四和第五有源层126和128通过有效地容纳多个载流子来主要参与发光。
图16是示出根据第五实施例的发光器件中的氮化物半导体蓝光发光器件的用于注入电流的光学输出功率的视图。图16示出根据第五实施例的多有源层的发光效率远好于包括多量子阱结构的单有源层的现有技术氮化物半导体蓝光发光器件的光学输出功率。
图17是示出根据实施例的发光器件封装的截面视图。
参见图17，根据实施例的发光器件封装200包括：封装主体205；在封装主体205中布置的第三和第四电极层213和214；发光器件100，其被布置在封装主体205中，并且电连接到第三和第四电极层213和214；以及围绕发光器件100的成型构件240。
封装主体205可以由硅材料、合成树脂材料或金属材料形成。可以围绕发光器件100形成倾斜面。
第三电极层213和第四电极层214彼此电气分离，并且向发光器件100供电。而且，第三电极层213和第四电极层214可以反射从发光器件100发射的光，因此改进光效率，并且可以向外部发散由发光器件100产生的热。
根据实施例的发光器件可以被应用为发光器件100，但是本公开不限于此。发光器件100可以应用水平发光器件、倒装芯片发光器件等。
发光器件100可以被布置在封装主体205中或第三电极层213或第四电极层214上。
发光器件100可以通过布线230电连接到第三电极层213和/或第四电极层214。在实施例中，在实施例中示出使用一条布线230的垂直发光器件100，但是本公开不限于此。
成型构件240可以围绕发光器件100，从而保护发光器件100。成型构件240可以包括荧光体以改变从发光器件100发射的光的波长。
根据实施例的发光器件100可以被应用到发光系统。该发光系统可以包括图18中所示的发光单元和图19中所示的背光单元。发光系统可以包括交通灯、汽车的头灯、指示牌等。
图18是示出根据实施例的发光单元1100的透视图。
参见图18，发光单元1100可以包括：壳体1110；在壳体1110中布置的发光模块1130；以及，连接端子1120，其被布置在壳体1120中以从外部电源接收电力。
壳体1110可以由具有良好的散热特性的材料形成。例如，壳体1210可以由金属材料或树脂材料形成。
发光模块1130可以包括基板1132和安装在基板1132上的至少一个发光器件封装200。
可以通过在绝缘材料上印刷电路图案来形成基板1132。例如，基板1132可以包括印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB或陶瓷PCB。
而且，基板1132可以由有效地反射光的材料形成，或基板1132的表面可以被涂布有效地反射光的颜色(例如，白色或银色)。
至少一个发光器件封装200可以安装在基板1132上。每一个发光器件封装200可以包括至少一个发光二极管(LED)100。LED100可以包括：彩色发光器件，其发射诸如红色、绿色、蓝色或白色光的彩色光；以及，紫外线(UV)发光器件，其发射UV光。
作为发光器件100，可以应用根据所述实施例的发光器件。
发光模块1130可以被布置为具有发光器件封装200的各种组合，以获得色感和亮度。例如，白色发光器件、红色发光器件和绿色发光器件可以被彼此组合地布置，以保证高显色指数(CRI)。
连接端子1120电连接到发光模块1130以向其供电。参见图18，连接端子1120旋入插座类型的外部电源中，但是本公开不限于此。例如，连接端1120可以形成为插头类型，并且插入外部电源中，或者通过布线连接到外部电源。
图19是示出根据实施例的背光单元1200的分解透视图。
根据实施例的背光单元1200可以包括：导光板1210；向导光板1210提供光的发光模块1240；在导光板1210下的反射构件1220；以及，容纳导光板1210、发光模块1240和反射构件1220的底盖1230。然而，本公开不限于此。
导光板1210允许通过扩散光来提供平面光。导光板1210可以由例如透明材料形成，例如，可以包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸脂(PC)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂中的一个。
发光模块1240向导光板1210的至少一侧提供光，即，用作包括背光单元1200的显示装置的光源。
发光模块1240可以接触导光板1210，但是本公开不限于此。具体地，发光模块1240可以包括基板1242和安装在基板1242上的多个发光器件封装200。基板1242可以接触导光板1210。然而，本公开不限于此。
基板1242可以是包括电路图案(未示出)的PCB。基板1242可以包括典型的PCB、金属芯PCB、柔性PCB等，但是本公开不限于此。
发光器件封装200可以安装在基板1242上，使得发光的发光表面与导光板1210隔开一定距离。
反射构件1220可以被布置在导光板1210下面。反射构件1220向上反射入射在导光板1210的底部上的光，从而改进背光单元1200的亮度。例如，反射构件1220可以由PET、PC或PVS树脂形成，但是本公开不限于此。
底盖1230可以容纳导光板1210、发光模块1240和反射构件1220。为此，底盖1230可以形成为具有打开的顶部的盒形状，但是本公开不限于此。
底盖1230可以由金属材料或树脂材料形成，并且通过诸如挤压成型或挤出成型的工艺制造。实施例提供了发光器件、发光器件封装和发光系统，它们创新地解决了作为在现有技术氮化物半导体发光器件的本质限制的在注入高电流时出现的非辐射损失和在注入低电流时出现的由于晶体缺陷导致的非辐射损失，从而在所有注入电流区域中实现高有效发光特性。
根据实施例，能够显著地增加用于应用氮化物半导体发光器件的领域。
根据实施例，本公开能够有利于其中操作注入电流在从低电流区域至高电流区域的范围内的区域中改变的智能发光产品的开发。
在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中，在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。
虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域的技术人员可以想到许多落入本公开原理的精神和范围内的其它修改和实施例。更加具体地，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内，主题组合布置的组成部件和/或布置方面的各种变化和修改都是可能性。除了组成部件和/或布置方面的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (19)

1.一种发光器件，包括：
第一导电类型半导体层；
第二导电类型半导体层；以及，
在所述第一和第二导电类型半导体层之间的有源层，
其中，所述有源层包括：
与所述第二导电类型半导体层相邻的第一有源层；
与所述第一导电类型半导体层相邻的第二有源层；以及，
在所述第一和第二有源层之间的门量子势垒，
其中所述第一有源层包括量子阱层和量子势垒，以及
其中所述第一有源层的量子势垒的厚度比所述门量子势垒的厚度薄。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第二有源层具有比所述第一有源层高的量子力学地量子化的状态密度。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，从所述第一有源层发射的光和从所述第二有源层发射的光具有相同的颜色或相同的波长。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中
所述第一导电类型半导体层是电子注入层，
所述第二导电类型半导体层是空穴注入层，并且
所述第一有源层的能带隙具有等于或大于所述第二有源层的能带隙的大小。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，
所述第二有源层包括超晶格结构，并且
所述第一有源层包括单量子阱结构。
6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，
所述第二有源层包括多量子阱和多量子势垒结构。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，
当施加第一级的电流时，所述门量子势垒限制通过所述第二导电类型半导体层注入到所述第一有源层中的空穴以不被输运到所述第二有源层，以及
当施加比第一级的电流高的第二级的电流时，所述门量子势垒允许通过所述第二导电类型半导体层注入到所述第一有源层中的空穴被漂移输运到所述第二有源层。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中，所述第一级的电流等于或小于5A/cm2，并且所述第二级的电流等于或高于35A/cm2。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述门量子势垒的能带隙的大小大于所述第一有源层中的量子阱的能带隙的大小，并且等于或小于所述第二导电类型半导体层的能带隙的大小。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中，
所述第二有源层包括超晶格结构，
所述第一有源层包括多量子阱结构，所述多量子阱结构包括两个量子阱层。
11.根据权利要求10所述的发光器件，其中，所述第一有源层中的所述量子势垒的能带隙的大小等于或小于所述门量子势垒的能带隙的大小。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中，
所述第二有源层包括单量子阱结构，所述单量子阱结构具有第二宽度，并且
所述第一有源层包括具有比所述第二宽度窄的第一宽度的量子阱结构。
13.根据权利要求12所述的发光器件，其中，
所述第一有源层具有1nm至10nm的厚度，并且
所述第二有源层具有3nm至300nm的厚度。
14.根据权利要求12所述的发光器件，其中，
所述第一导电类型半导体层是电子注入层，
所述第二导电类型半导体层是空穴注入层，并且
所述第二有源层的能带隙具有等于或大于所述第一有源层的能带隙的大小。
15.一种发光器件，包括：
第一导电类型半导体层；
第二导电类型半导体层；以及，
在所述第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的有源层，
其中，所述有源层包括：
与所述第一导电类型半导体层相邻的多量子阱结构的第三有源层；
与所述第二导电类型半导体层相邻的单量子阱结构的第四有源层；以及，
在所述第三有源层和第四有源层之间的门量子势垒，
其中所述第三有源层包括量子阱层和量子势垒，以及
其中所述第三有源层的量子势垒的厚度比所述门量子势垒的厚度薄。
16.根据权利要求15所述的发光器件，其中，
所述第一导电类型半导体层是电子注入层，
所述第二导电类型半导体层是空穴注入层，并且
所述第四有源层的能带隙的大小大于所述第三有源层的能带隙的大小。
17.根据权利要求15所述的发光器件，其中，从所述第三有源层发射的光和从所述第四有源层发射的光具有相同的颜色或相同的波长。
18.根据权利要求15所述的发光器件，其中，
所述第四有源层包括具有第四宽度的单量子阱结构，并且
所述第三有源层包括具有比所述第四宽度小的第三宽度的量子阱结构。
19.根据权利要求15所述的发光器件，进一步包括在所述第一导电类型半导体层和所述第三有源层之间布置的第五有源层。
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Patentee after: Suzhou Leyu Semiconductor Co.,Ltd.

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Patentee before: LG INNOTEK Co.,Ltd.

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