CN102446946A

CN102446946A - 发光二极管芯片结构

Info

Publication number: CN102446946A
Application number: CN2010105027680A
Authority: CN
Inventors: 张木荣; 吴治平; 傅希全
Original assignee: BEIJING JILE ELECTRONICS GROUP Co Ltd
Current assignee: BEIJING JILE ELECTRONICS GROUP Co Ltd
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明公开了一种发光二极管芯片结构，包括：第一层第一导电类型半导体，形成于衬底上；第一发光层，形成于所述第一层第一导电类型半导体上；形成于所述第一发光层上的第二层第一导电类型半导体和第二层第二导电类型半导体，所述第二层第一导电类型半导体和第二层第二导电类型半导体间相隔一横向距离并形成沟槽；第二发光层，形成于所述第二层第一导电类型半导体、第二层第二导电类型半导体以及所述沟槽各表面上；第三层第二导电类型半导体，形成于所述第二发光层上。本发明能实现在一个芯片内发出多种颜色的光，还能实现不需荧光粉就能发出白光。

Description

发光二极管芯片结构

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片结构。

背景技术

现有发光二极管芯片结构大都为在两层不同导电类型半导体层间形成一发光层，由于只有一层发光层，故每一个发光二极管芯片只能发出一种颜色的光，要实现多种颜色的发光必须要采用多种颜色的发光二极管芯片的串并联组合的方法来发光。用现有发光二极管芯片实现多种颜色的发光或发出白光会有占用较多的芯片面积且成本较高。现有技术中的白光发光二极管大多是采用蓝光发光二极管芯片加荧光粉的方法实现，即通过蓝光发光二极管芯片发出的蓝光激发荧光粉、荧光粉光致发光产生黄光，通过蓝光和黄光的组合产生白光。现有白光发光二极管的荧光粉会由于长期受到蓝光的照射而产生性能退化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发光二极管芯片结构，能够实现在一个芯片内发出多种颜色的光，还能实现不需荧光粉就能发出白光。

为解决上述技术问题，本发明提供的发光二极管芯片结构包括：第一层第一导电类型半导体，形成于衬底上；第一发光层，形成于所述第一层第一导电类型半导体上；形成于所述第一发光层上的第二层第一导电类型半导体和第二层第二导电类型半导体，所述第二层第一导电类型半导体和第二层第二导电类型半导体间相隔一横向距离并形成沟槽；第二发光层，形成于所述第二层第一导电类型半导体、第二层第二导电类型半导体以及所述沟槽各表面上；第三层第二导电类型半导体，形成于所述第二发光层上。

进一步改进是，所述第一导电类型为N型、所述第二导电类型为P型；或，所述第一导电类型为P型、所述第二导电类型为N型。

进一步改进是，所述第一发光层为红光发光层、黄光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；所述第二发光层为红光发光层、黄光发光层、绿光发光层或蓝光发光层。所述第一发光层为发光波长为红光、黄光、绿光、或蓝光的量子阱；所述第二发光层为发光波长为红光、黄光、绿光、或蓝光的量子阱。所述量子阱为InGaN或AlInGaN量子阱。所述量子阱的周期数为1～20，每一周期中阱的厚度为1nm～5nm、垒的厚度为6nm～10nm。

进一步改进是，所述第一层第一导电类型半导体、第二层第一导电类型半导体为第一导电类型的GaN层，厚度为100nm～1000nm；所述第二层第二导电类型半导体、第三层第二导电类型半导体为第二导电类型的GaN层，厚度为100nm～1000nm。

本发明能够实现分别在所述第一层第一导电类型半导体和所述第二层第二导电类型半导体间、以及在第二层第一导电类型半导体和第三层第二导电类型半导体间、以及在所述第一层第一导电类型半导体和第三层第二导电类型半导体间加不同的电压，从而能够分别控制第一发光层的发光、第二发光层的发光，能够实现在一个芯片内发出多种颜色的光，还能实现第一发光层和第二发光层的组合发光，通过选定的颜色组合还能实现不需荧光粉就能发出白光。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例的结构示意图。本发明实施例发光二极管芯片结构包括：

第一层第一导电类型半导体2，形成于衬底1上；所述衬底1能为蓝宝石衬底；所述第一导电类型能为N型或者P型，所述半导体能为GaN，即所述第一层第一导电类型半导体2能为N型或者P型GaN，厚度为100nm～1000nm。

第一发光层3，形成于所述第一层第一导电类型半导体2上；所述第一发光层3为红光发光层、黄光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；所述第一发光层为发光波长为红光、黄光、绿光、或蓝光的量子阱。所述量子阱为InGaN或AlInGaN量子阱。所述量子阱的周期数为1～20，每一周期中阱的厚度为1nm～5nm、垒的厚度为6nm～10nm。

形成于所述第一发光层3上的第二层第一导电类型半导体4和第二层第二导电类型半导体5，所述第二层第一导电类型半导体4和第二层第二导电类型半导体5间相隔一横向距离并形成沟槽；所述第二导电类型和第一导电类型正好相反，如果第一导电类型为N型则第二导电类型为P型，如果第一导电类型为P型则第二导电类型为N型。各半导体层都为GaN，厚度为100nm～1000nm。

第二发光层6，形成于所述第二层第一导电类型半导体4和第二层第二导电类型半导体5以及所述沟槽各表面即所述沟槽的底面和内壁各侧面上；所述第二发光层6为红光发光层、黄光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；所述第二发光层6为发光波长为红光、黄光、绿光、或蓝光的量子阱。所述量子阱为InGaN或AlInGaN量子阱。所述量子阱的周期数为1～20，每一周期中阱的厚度为1nm～5nm、垒的厚度为6nm～10nm。所述第二发光层6和所述第一发光层3的发光颜色设计可以相同，也可以不同。

第三层第二导电类型半导体7，形成于所述第二发光层上6。所述第三层第二导电类型半导体为GaN层，厚度为100nm～1000nm。

所述第一层第一导电类型半导体2、第二层第一导电类型半导体4和第二层第二导电类型半导体5、第三层第二导电类型半导体7上都形成有电极，包括电极8、电极9、电子10和电极11。通过在电极8和电极10间加一正向电压，能实现所述第二发光层6的发光；通过在电极9和电极11间加一正向电压，能实现所述第一发光层3的发光；通过在所述电极8和电极9间加一正向电压，能实现所述第一发光层3和所述第二发光层6的组合发光。由于所述第一发光层3和所述第二发光层6的发光能够实现分别控制发光，故本发明实施例能够实现在一个芯片中就能发出多种颜色的光，并且还能实现第一发光层3和第二发光层6的组合发光，通过对第一发光层3和第二发光层6的发光颜色的选定，还能实现发白光。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种发光二极管芯片结构，其特征在于，包括：

第一层第一导电类型半导体，形成于衬底上；

第一发光层，形成于所述第一层第一导电类型半导体上；

形成于所述第一发光层上的第二层第一导电类型半导体和第二层第二导电类型半导体，所述第二层第一导电类型半导体和第二层第二导电类型半导体间相隔一横向距离并形成沟槽；

第二发光层，形成于所述第二层第一导电类型半导体、第二层第二导电类型半导体以及所述沟槽各表面上；

第三层第二导电类型半导体，形成于所述第二发光层上。

2.如权利要求1所述发光二极管芯片结构，其特征在于：所述第一导电类型为N型、所述第二导电类型为P型；或，所述第一导电类型为P型、所述第二导电类型为N型。

3.如权利要求1所述发光二极管芯片结构，其特征在于：所述第一发光层为红光发光层、黄光发光层、绿光发光层或蓝光发光层；所述第二发光层为红光发光层、黄光发光层、绿光发光层或蓝光发光层。

4.如权利要求3所述发光二极管芯片结构，其特征在于：所述第一发光层为发光波长为红光、黄光、绿光、或蓝光的量子阱；所述第二发光层为发光波长为红光、黄光、绿光、或蓝光的量子阱。

5.如权利要求4所述发光二极管芯片结构，其特征在于：所述量子阱为InGaN或AlInGaN量子阱。

6.如权利要求1所述发光二极管芯片结构，其特征在于：所述第一层第一导电类型半导体、第二层第一导电类型半导体为第一导电类型的GaN层，厚度为100nm～1000nm；所述第二层第二导电类型半导体、第三层第二导电类型半导体为第二导电类型的GaN层，厚度为100nm～1000nm。

7.如权利要求5所述发光二极管芯片结构，其特征在于：所述量子阱的周期数为1～20，每一周期中阱的厚度为1nm～5nm、垒的厚度为6nm～10nm。