CN104241469B - 发光器件及照明系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种发光器件及照明系统。该发光器件包括：第一导电半导体层(112)；在第一导电半导体层(112)上的包括量子阱(114w)和量子势垒(114b)的有源层(114)；在有源层(114)上的无掺杂最后势垒层(127)；在无掺杂最后势垒层(127)上的AlxInyGa(1‑x‑y)N(0≤x≤1，0≤y≤1)基层(128)；以及在AlxInyGa(1‑x‑y)N基层(128)上的第二导电半导体层(116)。
Description
技术领域
实施方式涉及一种发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
背景技术
发光器件(LED)包括具有将电能转换为光能的特性的p-n结二极管。p-n结二极管可以通过结合元素周期表的第III-V族元素而形成。发光器件可通过调节化合物半导体的组分比率来表现出各种颜色。
当向LED施加正向电压时，n层的电子与p层的空穴结合，使得可以释放与导带和价带之间的能隙对应的能量。该能量主要实现为热或光，并且LED将能量作为光而发出。
例如，氮化物半导体表现出优异的热稳定性和宽的带隙能量，使得氮化物半导体在光学器件和高功率电子器件的领域显著突出。特别地，采用氮化物半导体的蓝色、绿色和UV发光器件已经得到开发和广泛使用。
近来，由于对高效率LED的需求不断增加，所以对光强度的提高已经提出要求。
为了提高光强度，已经进行了各种尝试，例如改进有源层的多量子阱(MQW)、改进电子阻挡层和改进有源层之下的层，但没有获得巨大效果。
发明内容
本实施方式提供了一种能够增加光强度的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
根据实施方式，提供了一种发光器件，该发光器件包括：第一导电半导体层；在第一导电半导体层上的包括量子阱和量子势垒的有源层；在有源层上的无掺杂最后势垒层；在无掺杂最后势垒层上的AlxInyGa(1-x-y)N基层，其中0≤x≤1，0≤y≤1；以及在AlxInyGa(1-x-y)N基层上的第二导电半导体层。
其中，最后势垒层包括：在最后量子阱上的第一Inp1Ga1-p1N层，其中0＜p1＜1，该最后量子阱在量子阱中最靠近第二导电半导体层；在第一Inp1Ga1-p1N层上的AlqGa1-qN层，其中0＜q＜1；以及在AlqGa1-qN层上的第二Inp2Ga1-p2N层，其中0＜p2＜1。其中，AlqGa1-qN层的能带隙大于AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，AlqGa1-qN层的厚度小于AlxInyGa(1-x-y)N基层的厚度，并且AlqGa1-qN层的厚度小于第一Inp1Ga1-p1N层的厚度或第二Inp2Ga1-p2N层的厚度。其中，AlqGa1-qN层具有范围为1nm至5nm的厚度，AlqGa1-qN层的铝的浓度大于AlxInyGa(1-x-y)N基层的铝的浓度。其中，通过在不增加Al的浓度的情况下减小AlqGa1-qN层的厚度以使得AlqGa1-qN层的厚度小于第一Inp1Ga1-p1N层的厚度或第二Inp2Ga1-p2N层的厚度并且AlqGa1-qN层的能带隙大于AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，来使应力产生最小化。
根据实施方式，提供了一种发光器件，该发光器件包括：第一导电半导体层；在第一导电半导体层上的包括量子阱和量子势垒的有源层；在有源层上的无掺杂最后势垒层；在无掺杂最后势垒层上的AlxInyGa(1-x-y)N基层，其中0≤x≤1，0≤y≤1；以及在AlxInyGa(1-x-y)N基层上的第二导电半导体层。
其中，最后势垒层包括AlqGa1-qN层，其中0＜q＜1，并且AlqGa1-qN层的能带隙大于AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，AlqGa1-qN层的厚度小于AlxInyGa(1-x-y)N基层的厚度。其中，AlqGa1-qN层具有范围为1nm至5nm的厚度，AlqGa1-qN层的铝的浓度大于AlxInyGa(1-x-y)N基层的铝的浓度。其中，通过在不增加Al的浓度的情况下减小AlqGa1-qN层的厚度以使得AlqGa1-qN层的能带隙大于AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，来使应力产生最小化。
根据实施方式的照明系统可以包括具有该发光器件的发光单元。
根据实施方式，可以提供包括能够增加光强度的最佳结构的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
此外，根据实施方式，可以提供能够使施加到量子阱的应力(stress)最小化并且有效增加量子限制效应的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
因而，根据实施方式，可以提供能够改进量子限制效应、发光效率和器件可靠性的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
附图说明
图1是示出了根据实施方式的发光器件的截面图。
图2是示出了根据实施方式的发光器件的能带图的第一示例的图。
图3是示出了根据实施方式的发光器件的能带图的第二示例的图。
图4是示出了根据实施方式的发光器件的内部量子效率的曲线图。
图5至图9是示出了根据实施方式的制造发光器件的方法的截面图。
图10是示出了根据实施方式的发光器件封装件的截面图。
图11是包括根据实施方式的发光器件的照明系统的示例的分解透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据实施方式的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
在实施方式的描述中，应当理解，当层(或膜)被称作在另一层或衬底“之上”时，其可以直接在另一层或衬底上，或者也可以存在插入层。此外，应当理解，当层被称作在另一层“之下”时，其可以直接在另一层之下，也可以存在一个或更多个插入层。此外，还应当理解，当层被称作在两层“之间”时，其可以是两层之间唯一的层，或者也可以存在一个或更多个插入层。
(实施方式)
图1是示出了根据实施方式的发光器件100的截面图。
根据实施方式的发光器件100可以包括第一导电半导体层112、在第一导电半导体层112上的包括量子阱114w和量子势垒114b的有源层114、在有源层114上的无掺杂最后势垒层(undoped last barrier layer)127、在无掺杂最后势垒层127上的AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1)基层(AlxInyGa(1-x-y)N-based layer)128以及在AlxInyGa(1-x-y)N基层128上的第二导电半导体层116。
根据相关技术(“相关技术”可以包括在本申请的申请日期之时在本领域中不被众所周知的技术)，发光器件包括N型半导体层和P型半导体层，其可以用作为基础发光结构，并且包括在有源层与P型半导体层之间的电子阻挡层，使得具有高迁移率的电子被阻挡，从而提高发光效率。
此外，根据相关技术，在最后量子阱与电子阻挡层之间提供最后势垒，使得向最后量子阱提供量子限制效应并且执行保护有源层的功能，通过这个可以防止电子阻挡层中的Mg掺杂剂渗入到有源层的量子阱中。
另一方面，根据相关技术，最后势垒包括最后GaN和InGaN势垒，存在如下问题。
例如，根据最后GaN势垒，通过在与P型半导体相邻的InGaN量子阱与最后GaN势垒之间的晶格失配所引起的应力，量子阱的内场增加，使得量子阱的发光效率劣化。
与此相反，根据最后InGaN势垒，尽量与最后GaN势垒相比，减小了在与P型半导体相邻的InGaN量子阱与最后InGaN势垒之间的晶格失配，但是最后InGaN势垒的能带隙小于最后GaN势垒的能带隙，使得量子阱的电子的量子限制效应被降低。
因此，根据相关技术的最后势垒，具有优异量子限制效应的结构(最后GaN势垒)的发光效率可能由于晶格失配引起的应力而劣化，具有减小的晶格失配的结构(最后InGaN层)的量子限制效应可能减小，使得器件的电流注入效率劣化，导致技术矛盾。
为了解决该技术矛盾，需要开发能够在有效地增加量子限制效应的同时使施加到量子阱的应力最小化的发光器件。
图1是示出了根据实施方式的发光器件100的截面图。图2是示出了根据实施方式的发光器件100的能带图的第一示例的图。
根据实施方式的发光器件100可以包括第一导电半导体层112、在第一导电半导体层112上的包括量子阱114w和量子势垒114b的有源层114、在有源层114上的无掺杂最后势垒层127、在无掺杂最后势垒层127上的AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1)基层128以及在AlxInyGa(1-x-y)N基层128上的第二导电半导体层116。
AlxInyGa(1-x-y)N基层128可以用作电子阻挡层。
此外，根据实施方式，无掺杂最后势垒层127可以包括第一Inp1Ga1-p1N(0＜p1＜1)层127a、在第一Inp1Ga1-p1N层127a上的AlqGa1-qN(0＜q＜1)层127b、以及在AlqGa1-qN层127b上的第二Inp2Ga1-p2N(0＜p2＜1)层127c。
根据实施方式，提供具有上述结构的无掺杂最后势垒层127使得可以改进量子限制效应、发光效率和器件可靠性。
详细地，根据实施方式，因为在AlqGa1-qN层127b中包括Al，所以能带隙相对增加，使得AlqGa1-qN层127b的能带隙可以大于第一Inp1Ga1-p1N层127a的能带隙和第二Inp2Ga1-p2N层127c的能带隙。
此外，AlqGa1-qN层127b的能带隙可以大于有源层114的量子势垒114b的能带隙。
因而，由于在无掺杂最后势垒层127中的AlqGa1-qN层127b的能带隙大于有源层的量子势垒的能带隙，所以量子阱中的电子可以被有效地俘获。
根据实施方式，AlqGa1-qN层127b的厚度可以在1nm至5nm的范围内。因为当AlqGa1-qN层127b的厚度小于1nm时量子力学的电子限制效应劣化，所以AlqGa1-qN层127b的厚度可以为1nm或更大。因为当AlqGa1-qN层127b的厚度超过5nm时从第二导电半导体层116到有源层114的载流子(空穴)注入效率可能劣化，所以AlqGa1-qN层127b的厚度可以为5nm或更小。
第一Inp1Ga1-p1N层127a和第二Inp2Ga1-p2N层127c的平面方向晶格常数小于有源层114的量子阱114w的平面方向晶格常数，使得电子在具有相对较大晶格常数的量子阱中被有效地俘获。
此外，第一Inp1Ga1-p1N层127a的能带隙和第二Inp2Ga1-p2N层127c的能带隙大于有源层114的量子阱114w的能带隙，使得电子可以在量子阱中被有效地俘获。
接下来，第一Inp1Ga1-p1N层127a和第二Inp2Ga1-p2N层127c的平面方向晶格常数可以大于AlqGa1-qN层127b的平面方向晶格常数。
根据实施方式，在无掺杂最后势垒层127中的第一Inp1Ga1-p1N层127a和第二Inp2Ga1-p2N层127c的平面方向晶格常数可以大于AlqGa1-qN层127b的平面方向晶格常数，可以减轻从AlqGa1-qN层127b向量子阱114w施加的应力。
此外，因此，施加到有源层114中的量子阱114w的内场减小，使得可以增加在量子阱中电子和空穴的发光耦合概率，从而提高了发光效率。
因此，根据实施方式的无掺杂最后势垒层127可以使得施加到有源层的应力最小化，此时，根据量子力学可以有效地限制电子。
此外，根据实施方式，由于AlqGa1-qN层127b没有以P型掺杂剂来掺杂，并且AlqGa1-qN层127b的沿着表面方向的晶格常数小于第一Inp1Ga1-p1N层127a的晶格常数和第二Inp2Ga1- p2N层127c的晶格常数，所以可以有效地阻挡作为P型掺杂剂的Mg掺杂剂朝第二导电半导体层116的有源层114的渗入，使得可以提高器件的长期可靠性。
此外，根据实施方式，AlqGa1-qN层127b的能带隙可以小于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙。
AlqGa1-qN层127b可以具有足以阻挡电子的能量势垒，并且AlqGa1-qN层127b的能带隙可以小于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙，使得能量势垒不用作为对于空穴注入的势垒，但是实施方式不限于此。
图3是示出了根据实施方式的发光器件的能带图的第二示例的图。
根据实施方式，如图3所示，AlqGa1-qN层127d的能带隙可以大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙。
根据实施方式，因为AlqGa1-qN层127d的能带隙大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙，所以可以执行电子阻挡功能，使得AlqGa1-qN层127d的能带隙可以大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙直至不干扰空穴注入效应的程度。
根据实施方式，AlqGa1-qN层127b的厚度可以小于第一Inp1Ga1-p1N层127a或第二Inp2Ga1-p2N层127c的厚度。
因而，为了有效地执行电子阻挡功能同时使由于晶格常数差产生的应力最小化，AlqGa1-qN层127b的厚度可以小于第一Inp1Ga1-p1N层127a或第二Inp2Ga1-p2N层127c的厚度，并且AlqGa1-qN层127d的能带隙可以大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙，但是实施方式不限于此。
例如，根据实施方式，可以在不增加Al的浓度的情况下减小AlqGa1-qN层127b的厚度，使得通过在不增加Al的浓度的情况下通过减小该厚度来增加实质带隙能级(substantial bandgap energy level)的方案，使由于晶格常数差而导致的应力产生最小化。
图4是示出了将根据实施方式E的发光器件的内部量子效率(IQE)与比较例R的内部量子效率进行比较的曲线图。
比较例R是采用8mm的GaN最后势垒的示例。实施方式E是无掺杂最后势垒层127包括第一Inp1Ga1-p1N层127a、AlqGa1-qN层和第二Inp2Ga1-p2N层127c的实验示例。
在比较例R的情况下，当电流为300A/m时，内部量子效率为约42％，但是在实施方式E的情况下，内部量子效率为约48％。因此，实施方式的内部量子效率提高了约6％。
根据实施方式，可以提供包括能够增加光强度的最佳结构的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
此外，根据实施方式，可以提供能够使施加到量子阱的应力最小化并且有效增加量子限制效应的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
因而，可以提供能够改进量子限制效应、发光效率和器件可靠性的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
在下文中，将参照图5至图9描述根据实施方式的制造发光器件的方法。
首先，如图5所示，制备衬底105。衬底105可以由具有优异导热性的材料形成，并且可以包括导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底105可以包括Al2O3、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一种。可以在衬底105上形成图案化蓝宝石衬底(PSS)P，但是实施方式不限于此。
衬底105可以被湿洗以从其表面去除杂质。
然后，可以在衬底105上形成包括第一导电半导体层112、有源层114和第二导电半导体层116的发光结构110。
此外，可以在衬底105上形成缓冲层107。缓冲层107可以减弱发光结构110的材料与衬底105之间的晶格失配。缓冲层107可以由第III-V族化合物半导体形成。例如，缓冲层107可以包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的至少一种。
可以在缓冲层107上形成无掺杂半导体层108，但是实施方式不限于此。
第一导电半导体层112可以由半导体化合物(例如，第III-V族或第II-VI族化合物半导体)形成，并且以第一导电掺杂剂来掺杂。当第一导电半导体层112为N型半导体层时，第一导电掺杂剂可以为N型掺杂剂，例如Si、Ge、Sn、Se或Te，但是实施方式不限于此。
第一导电半导体层112可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。
第一导电半导体层112可以包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP和InP中的至少一种。
第一导电半导体层112可以包括通过化学气相沉积(CVD)方案、分子束外延(MBE)方案、溅射方案(sputtering scheme)、氢化物气相外延(HVPE)方案形成的N型GaN层。此外，第一导电半导体层112可以通过向室中引入包含N型掺杂剂(例如硅(Si))的三甲基镓气体(TMGa)、氨气(NH3)、氮气(N2)和硅烷气体(SiH4)来形成。
然后，可以在第一导电半导体层112上形成GaN基超晶格层124。GaN基超晶格层124可以有效地减弱由第一导电半导体层112与有源层114之间的晶格失配而引起的应力。例如，GaN基超晶格层124可以由InyAlxGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1)/GaN形成，但是实施方式不限于此。
然后，在GaN基超晶格层124上形成有源层114。
通过第一导电半导体层112注入的电子与通过第二导电半导体层116注入的空穴在有源层114结合，因此有源层114发射具有以下能量的光：所述能量是根据构成有源层114(发光层)的材料的能带而确定的。
有源层114可以包括单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子点结构中的至少一种。例如，可以通过注入TMGa气体、NH3气体、N2气体和三甲基铟(TMIn)气体以MQW结构来形成有源层114，但是实施方式不限于此。
有源层114的量子阱114w/量子势垒114b可以包括InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs和GaP(InGaP)/AlGaP中的至少一种，但是实施方式不限于此。量子阱114w可以由带隙小于量子势垒114b的带隙的材料形成。
根据实施方式，为了使得施加到量子阱的应力最小化并且有效地增加量子限制效应，可以在有源层114上形成无掺杂最后势垒层127。
图6是示出了根据实施方式的发光器件的能带图的第一示例的图。
根据实施方式，无掺杂最后势垒层127可以包括第一Inp1Ga1-p1N(0＜p1＜1)层127a、在第一Inp1Ga1-p1N层127a上的AlqGa1-qN(0＜q＜1)层127b、以及在AlqGa1-qN层127b上的第二Inp2Ga1-p2N(0＜p2＜1)层127c。
根据实施方式，因为在AlqGa1-qN层127b中包括Al，所以带隙能级相对增加，使得AlqGa1-qN层127b的能带隙可以大于第一Inp1Ga1-p1N层127a的能带隙和第二Inp2Ga1-p2N层127c的能带隙。
此外，由于在无掺杂最后势垒层127中的AlqGa1-qN层127b的能带隙大于有源层的量子势垒的能带隙，所以量子阱中的电子可以被有效地俘获。
根据实施方式，AlqGa1-qN层127b的厚度可以在1nm至5nm的范围内。因为当AlqGa1-qN层127b的厚度小于1nm时量子力学的电子限制效应劣化，所以AlqGa1-qN层127b的厚度可以为1nm或更大。因为当AlqGa1-qN层127b的厚度超过5nm时从第二导电半导体层116到有源层114的载流子(空穴)注入效应可能劣化，所以AlqGa1-qN层127b的厚度可以为5nm或更小。
此外，第一Inp1Ga1-p1N层127a和第二Inp2Ga1-p2N层127c的平面方向晶格常数小于有源层114的量子阱114w的平面方向晶格常数，使得电子在具有相对较大晶格常数的量子阱中被有效地俘获。
此外，第一Inp1Ga1-p1N层127a的能带隙和第二Inp2Ga1-p2N层127c的能带隙大于有源层114的量子阱114w的能带隙，使得电子可以在量子阱中被有效地俘获。
根据实施方式，无掺杂最后势垒层127中的第一Inp1Ga1-p1N层127a和第二Inp2Ga1- p2N层127c的平面方向晶格常数可以大于AlqGa1-qN层127b的平面方向晶格常数，可以减轻从AlqGa1-qN层127b向量子阱114w施加的应力。
此外，因此，施加到在有源层114中的量子阱114w的内场减小，使得可以增加在量子阱中电子和空穴的发光耦合概率，从而提高了发光效率。
根据实施方式的无掺杂最后势垒层127可以使得施加到有源层的应力最小化，同时，根据量子力学可以有效地俘获电子。
此外，根据实施方式，由于AlqGa1-qN层127b没有以P型掺杂剂来掺杂，并且AlqGa1-qN层127b的沿着表面方向的晶格常数小于第一Inp1Ga1-p1N层127a的晶格常数和第二Inp2Ga1- p2N层127c的晶格常数，所以可以有效地阻挡作为P型掺杂剂的Mg掺杂剂朝第二导电半导体层116的有源层114的渗入，使得可以提高器件的长期可靠性。
AlqGa1-qN层127b可以具有足以阻挡电子的能量势垒，并且AlqGa1-qN层127b的能带隙可以小于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙，使得能量势垒不用作为对于空穴注入的势垒，但是实施方式不限于此。
此外，图3是示出了根据实施方式的发光器件的能带图的第二示例的图。根据实施方式，如图3所示，AlqGa1-qN层127d的能带隙可以大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙。
根据实施方式，因为AlqGa1-qN层127d的能带隙大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙，所以可以执行电子阻挡功能，使得AlqGa1-qN层127d的能带隙可以大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙直至不干扰空穴注入效应的程度。
此外，根据实施方式，AlqGa1-qN层127b的厚度可以小于第一Inp1Ga1-p1N层127a或第二Inp2Ga1-p2N层127c的厚度。
因而，为了有效地执行电子阻挡功能同时使由于晶格常数差产生的应力最小化，AlqGa1-qN层127b的厚度可以小于第一Inp1Ga1-p1N层127a或第二Inp2Ga1-p2N层127c的厚度，并且AlqGa1-qN层127d的能带隙可以大于AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙，但是实施方式不限于此。
根据实施方式，可以提供能够使施加到量子阱的应力最小化并且有效增加量子限制效应的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
接下来，如图7所示，可以在无掺杂最后势垒层127上形成AlxInyGa(1-x-y)N基层128，可以在AlxInyGa(1-x-y)N基层128上形成第二导电半导体层116。
AlxInyGa(1-x-y)N基层128可以执行电子阻挡和MQW镀覆(MQWcladding)的功能，使得可以提高发光效率。
AlxInyGa(1-x-y)N基层128的能带隙可以大于有源层114的能带隙。AlxInyGa(1-x-y)N基层128可以以超晶格结构形成，但是实施方式不限于此。
此外，AlxInyGa(1-x-y)N基层128可以以P型杂质来掺杂。例如，将Mg以约1018/cm3至1020/cm3的浓度离子注入到AlxInyGa(1-x-y)N基层128中，以使得AlxInyGa(1-x-y)N基层128能够有效地阻挡过剩电子，使得可以提高空穴注入效率。
接下来，在AlxInyGa(1-x-y)N基层128上形成第二导电半导体层116。
第二导电半导体层116可以由化合物半导体(例如，第III-V族或第II-VI族化合物半导体)形成，并且以第二导电掺杂剂来掺杂。
例如，第二导电半导体层116可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)组成式的半导体材料。如果第二导电半导体层116为P型半导体，则第二导电掺杂剂为P型掺杂剂，例如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
然后，在第二导电半导体层116上形成透明电极130。透明电极130可以包括透明欧姆层，并且可以被形成为通过使用单一金属或通过在多重结构中层叠金属合金或金属氧化物来有效地注入载流子。
透明电极130可以包括ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(锑锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、IZON(IZO氮化物)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-GaZnO)、ZnO、IrOX、RuOx和NiO中的至少一种，但是实施方式不限于此。
根据实施方式，第一导电半导体层112可以制备为N型半导体层，第二导电半导体层116可以制备为P型半导体层，但是实施方式不限于此。此外，可以在第二导电半导体层116上形成具有与第二导电半导体层116的极性相反的极性的半导体层，例如，N型半导体层(未示出)。因此，发光结构110可以具有N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的一种。
接下来，如图8所示，部分地移除透明电极130、第二导电半导体层116、AlxInyGa(1-x-y)N基层128、无掺杂最后势垒层127、有源层114和GaN基超晶格层124，以露出第一导电半导体层112。
然后，如图9所示，在透明电极130上形成第二电极132，在露出的第一导电半导体层112上形成第一电极131。
根据实施方式，可以提供包括能够增加光强度的最佳结构的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
此外，根据实施方式，可以提供能够使施加到量子阱的应力最小化并且有效增加量子限制效应的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
因此，根据实施方式，可以提供能够改进量子限制效应、发光效率和器件可靠性的发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统。
图10是示出了根据实施方式的发光器件封装件200的截面图。
根据实施方式的发光器件封装件200包括封装件主体205、在封装件主体205上形成的第三电极层213和第四电极层214、在封装件主体205上设置的并且电连接到第三电极层213和第四电极层214的发光器件100、以及包围发光器件100的模制构件240。
封装件主体205可以包括硅、合成树脂或金属材料。在发光器件100周围可以形成倾斜表面。
第三电极层213和第四电极层214可以彼此电绝缘，以将电力供应到发光器件100。此外，第三电极层213和第四电极层214反射从发光器件100发射的光，以提高光效率并且使从发光器件100生成的热耗散到外部。
在图1中示出的横向型发光器件可以被用作为发光器件100，但是实施方式不限于此。
发光器件100可以被安装到封装件主体205或第三电极层213和第四电极层214上。
可以通过引线键合(wire bonding)方案、倒装芯片接合(flip chip bonding)方案和芯片接合(die bonding)方案中的至少一种方案将发光器件100电连接到第三电极层213和/或第四电极层214。根据实施方式，发光器件100通过导线电连接到第三电极层213，并且通过芯片接合方案电连接到第四电极层214，但是实施方式不限于此。
模制构件230包围发光器件100以保护发光器件100。另外，模制构件230可以包括磷光体(phosphor)以改变从发光器件100发射的光的波长。
可以将根据实施方式的多个发光器件或发光器件封装件排列在衬底上，并且可以将包括导光板、棱镜片、扩散片或荧光片的光学构件设置在从发光器件封装件发射的光的光路上。发光器件封装件、衬底和光学构件可以用作为背光单元或照明单元。例如，照明系统可以包括背光单元、照明单元、指示器、灯或街灯。
图11是包括根据实施方式的发光器件的照明系统的示例的分解透视图。
如图11所示，根据实施方式的照明系统可以包含盖2100、光源模块2200、散热器2400、电源部分2600、内壳2700和插座2800。根据实施方式的照明系统还可以包括构件2300和保持器2500中的至少一个。光源模块2200可以包括根据实施方式的发光器件100或发光器件模块200。
例如，盖2100可以具有灯泡形状、半球形状、部分开放的中空形状。盖2100可以与光源模块2200光学耦合。例如，盖2100可以对从光源模块提供的光进行漫射、散射或激发。盖2100可以是一种光学构件。盖2100可以与散热器2400耦接。盖2100可以包括与散热器2400耦接的耦接部分。
盖2100可以包括涂覆有乳白色涂料的内表面。乳白色涂料可以包括漫射材料以对光进行漫射。盖2100的内表面的表面粗糙度可以大于盖2100的外表面的粗糙度。为了充分地散射和漫射来自光源模块2200的光的目的而设置表面粗糙度。
例如，盖2100的材料可以包括玻璃、塑料、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚碳酸酯(PC)。在以上材料中，聚碳酸酯(PC)具有优异的耐光性、耐热性和强度。盖2100可以为透明的，使得使用者可以从外部查看光源模块2200，或者可以为不透明的。盖2100可以通过吹塑(blow molding)方案来形成。
光源模块2200可以设置在散热器2400的一个表面上。因此，来自光源模块2200的热被传递到散热器2400。光源模块2200可以包括光源2210、连接板2230和连接器2250。
构件2300设置在散热器2400的顶表面上，并且包括其中插入多个光源2210和连接器2250的引导槽2310。引导槽2310对应于连接器2250和光源2210的衬底。
构件2300的表面可以涂覆有光反射材料。例如，构件2300的表面可以涂覆有白色涂料。构件2300将由盖2100的内表面反射并且返回到光源模块2200的方向的光再次反射到盖2100的方向。因此，可以提高根据实施方式的照明系统的光效率。
例如，构件2300可以包括绝缘材料。光源模块2200的连接板2230可以包括导电材料。因此，散热器2400可以电连接到连接板2230。构件2300可以由绝缘材料来配置，由此防止连接板2230与散热器2400电短路。散热器2400接收来自光源模块2200和电源部分2600的热，并且将热进行辐射。
保持器2500覆盖内壳2700的绝缘部分2710的容纳槽2719。因此，将容纳在内壳2700的绝缘部分2710中的电源部分2600封闭。保持器2500包括引导凸起2510。引导凸起2510具有使得电源部分2600的凸起穿过的孔。
电源部分2600对从外部接收的电信号进行处理或转换，并且将经处理或经转换的电信号提供给光源模块2200。电源部分2600容纳在内壳2700的容纳槽中，并且通过保持器2500被封闭在内壳2700的内部。
电源部分2600可以包括凸起2610、引导部分2630、基底2650和延伸部分2670。
引导部分2630具有从基底2650的一侧向外部凸出的形状。可以将引导部分2630插入到保持器2500中。在基底2650的一个表面上可以设置多个部件。例如，所述部件可以包括：将从外部电源提供的AC电力转换为DC电力的DC转换器；控制光源模块2200的驱动的驱动芯片；和保护光源模块2200的静电放电(ESD)保护装置，但实施方式不限于此。
延伸部分2670具有从基底2650的相对侧向外部突出的形状。延伸部分2670插入到内壳2700的连接部分2750的内部，并且接收来自外部的电信号。例如，延伸部分2670的宽度可以小于或等于内壳2700的连接部分2750的宽度。将“+电线”和“-电线”的第一端子电连接到延伸部分2670，并且可以将“+电线”和“-电线”的第二端子电连接到插座2800。
内壳2700可以在其中和电源部分2600一起包括模制部分。通过使模制液体硬化来制备模制部分，并且可以通过模制部分将电源部分2600固定在内壳2700的内部。
根据发光器件及其制造方法、发光器件封装件、以及照明系统，可以增加光提取效率。
此外，根据实施方式，可以增加光学效率。
在本说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”等的任何引用是指结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。在说明书的各种位置中出现这样的短语未必都指代相同的实施方式。此外，当结合任何实施方式描述特定特征、结构或特性时，认为结合其他实施方式实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的能力范围之内。
尽管已经参照多个说明性实施方式对实施方式进行了描述，但应该理解的是，本领域技术人员可以做出落在本公开内容的原理的精神和范围之内的许多其他修改和实施方式。更具体地，可以在本公开内容、附图和所附权利要求的范围之内对主题组合布置的部件部分和/或布置进行各种变型和修改。除了部件部分和/或布置的变型和修改之外，替代使用对本领域技术人员也是明显的。
Claims (23)
1.一种发光器件，包括：
第一导电半导体层；
在所述第一导电半导体层上的包括量子阱和量子势垒的有源层；
在所述有源层上的无掺杂最后势垒层；
在所述无掺杂最后势垒层上的AlxInyGa(1-x-y)N基层，其中0≤x≤1，0≤y≤1；以及
在所述AlxInyGa(1-x-y)N基层上的第二导电半导体层，
其中，所述最后势垒层包括：
在最后量子阱上的第一Inp1Ga1-p1N层，其中0＜p1＜1，所述最后量子阱在所述量子阱中最靠近所述第二导电半导体层；
在所述第一Inp1Ga1-p1N层上的AlqGa1-qN层，其中0＜q＜1；以及
在所述AlqGa1-qN层上的第二Inp2Ga1-p2N层，其中0＜p2＜1，
其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，
其中，所述AlqGa1-qN层的厚度小于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的厚度，
其中，所述AlqGa1-qN层的厚度小于所述第一Inp1Ga1-p1N层的厚度或所述第二Inp2Ga1-p2N层的厚度，
其中，所述AlqGa1-qN层具有范围为1nm至5nm的厚度，
其中，所述AlqGa1-qN层的铝的浓度大于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的铝的浓度，以及
其中，通过在不增加Al的浓度的情况下减小所述AlqGa1-qN层的厚度以使得所述AlqGa1- qN层的厚度小于所述第一Inp1Ga1-p1N层的厚度或所述第二Inp2Ga1-p2N层的厚度并且所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，来使应力产生最小化。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙和所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述有源层的量子势垒的能带隙。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙大于所述有源层的所述量子阱的能带隙。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙大于所述有源层的所述量子阱的能带隙。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙和所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙大于所述有源层的所述量子阱的能带隙。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的晶格常数大于所述AlqGa1-qN层的晶格常数。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第二Inp2Ga1-p2N层的晶格常数大于所述AlqGa1-qN层的晶格常数。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的晶格常数和所述第二Inp2Ga1-p2N层的晶格常数大于所述AlqGa1-qN层的晶格常数，其中，所述AlqGa1-qN层没有以P型掺杂剂来掺杂。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的晶格常数和所述第二Inp2Ga1-p2N层的晶格常数大于所述有源层的所述量子阱的晶格常数。
13.根据权利要求1所述的发光器件，其中，沿表面方向的所述第一Inp1Ga1-p1N层的晶格常数和所述第二Inp2Ga1-p2N层的晶格常数大于沿表面方向的所述AlqGa1-qN层的晶格常数。
14.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙与所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙相同。
15.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙是均匀的。
16.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙与所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙相同。
17.一种发光器件，包括：
第一导电半导体层；
在所述第一导电半导体层上的包括量子阱和量子势垒的有源层；
在所述有源层上的无掺杂最后势垒层；
在所述无掺杂最后势垒层上的AlxInyGa(1-x-y)N基层，其中0≤x≤1，0≤y≤1；以及
在所述AlxInyGa(1-x-y)N基层上的第二导电半导体层，
其中，所述最后势垒层包括AlqGa1-qN层，其中0＜q＜1；以及
其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，
其中，所述AlqGa1-qN层的厚度小于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的厚度，
其中，所述AlqGa1-qN层具有范围为1nm至5nm的厚度，
其中，所述AlqGa1-qN层的铝的浓度大于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的铝的浓度，以及
其中，通过在不增加Al的浓度的情况下减小所述AlqGa1-qN层的厚度以使得所述AlqGa1- qN层的能带隙大于所述AlxInyGa(1-x-y)N基层的能带隙，来使应力产生最小化。
18.根据权利要求17所述的发光器件，其中，所述最后势垒层包括：
在最后量子阱上的第一Inp1Ga1-p1N层，其中0＜p1＜1，所述最后量子阱在所述量子阱中最靠近所述第二导电半导体层；
在所述第一Inp1Ga1-p1N层上的AlqGa1-qN层，其中0＜q＜1；以及
在所述AlqGa1-qN层上的第二Inp2Ga1-p2N层，其中0＜p2＜1。
19.根据权利要求18所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述第一Inp1Ga1-p1N层的能带隙和所述第二Inp2Ga1-p2N层的能带隙。
20.根据权利要求18所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层的能带隙大于所述有源层的量子势垒的能带隙。
21.根据权利要求18所述的发光器件，其中，所述AlqGa1-qN层没有以P型掺杂剂来掺杂，其中，所述第一Inp1Ga1-p1N层的晶格常数和所述第二Inp2Ga1-p2N层的晶格常数大于所述AlqGa1-qN层的晶格常数。
22.根据权利要求18所述的发光器件，其中，沿表面方向的所述第一Inp1Ga1-p1N层的晶格常数和所述第二Inp2Ga1-p2N层的晶格常数大于沿表面方向的所述AlqGa1-qN层的晶格常数。
23.一种包括权利要求1所述的发光器件的照明系统。
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