CN106165127A - 发光器件和具有该发光器件的照明系统 - Google Patents

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Abstract

根据实施例的发光器件包括：衬底；布置在衬底上的第一缓冲层；含有Al并布置在第一缓冲层上的第二缓冲层；布置在第二缓冲层上的第一导电型半导体层；布置在第一导电型半导体层上的有源层；以及布置在有源层上的第二导电型半导体层，其中，第二缓冲层包括水平布置的第一层和第二层。第一层的Al成分比随着第一层接近第一导电型半导体层而增加，第二层的Al成分比随着第二层接近第一导电型半导体层而减少。实施例通过水平布置Al成分比呈线性增加的第一层和Al成分比呈线性下降的第二层而配置缓冲层，从而能够有效控制因衬底与第一导电型半导体层之间的晶格失配以及热膨胀系数差异所引起的应变。

Description

发光器件和具有该发光器件的照明系统
技术领域
实施例涉及一种用于改善照明效率的发光器件。
背景技术
一般地，因为化合物半导体将电能转化成光能，并且还可以通过调节化合物半导体的成分比而实施多种颜色，所以可以使用元素周期表中的III和V族化合物半导体来制造发光器件。
当施加正向电压使得n型层的电子与p型层的空穴重新结合时，发光器件发出与导带与价带之间的带隙能相对应的能量。通常以热或光的形式来发射这种能量。发光器件发出呈光形式的能量。举例来讲，氮化物半导体由于其高热稳定性和宽带隙能而在光学装置以及高能电子装置的开发领域引起了广泛的关注。特别地，使用氮化物半导体的蓝色发光器件、绿色发光器件、紫外线(UV)发光器件等已经被商业化并且得到广泛的使用。
通过在硅衬底上顺序地堆叠由GaN材料构成的第一导电型半导体层以及有源层、以及第二导电型半导体层，形成根据现有技术的氮化物半导体。为了防止由于硅衬底与GaN层之间的晶格失配与热膨胀系数差异所引起的应变，在硅衬底和第一导电型半导体层之间布置缓冲层。
通常由生长AlGaN、并且由用于增加或减少自衬底的表面的Al成分比的方法形成这样的缓冲层。
Al成分比自衬底表面减少的情形下的应变控制比Al成分比自衬底表面增加的情形下的应变控制更有效。然而，在Al成分比自衬底表面减少的情形下，存在的限制在于，由GaN生长过程中所施加的强压缩应变引起了塑性变形。
发明内容
技术问题
本实施例提供一种能够通过有效控制衬底与GaN层之间的应变能够改善照明效率(luminous efficiency)的发光器件。
技术方案
根据实施例的发光器件包括：衬底、布置在衬底上的第一缓冲层、含有Al且布置在第一缓冲层上的第二缓冲层、布置在第二缓冲层上的第一导电型半导体层、布置在第一导电型半导体层上的有源层、以及布置在有源层上的第二导电型半导体层。其中，第二缓冲层包括水平布置的第一层和第二层，并且，第一层的Al成分比朝着第一导电型半导体层而增加，第二层的Al成分比朝着第一导电型半导体层而降低。
有益效果
根据实施例，可以通过水平地布置第一层和第二层有效地控制由衬底与第一导电型半导体层之间的晶格失配与热膨胀系数差异所引起的应变。其中，第一层的Al成分比是线性增加的，第二层的Al成分比是线性下降的。
此外，根据实施例，通过形成第二层使得第二层的宽度大于第一层，可以施加非常强的压缩应变，从而非常有效地控制应变。
附图说明
图1是根据第一实施例的发光器件的横截面视图。
图2是根据第一实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图。
图3是根据第一实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
图4是根据第一实施例的发光器件中缓冲层和u-GaN层的横截面视图。
图5是根据第二实施例的发光器件的横截面视图。
图6是根据第二实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图。
图7是根据第二实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
图8是根据第三实施例的发光器件的横截面视图。
图9是根据第三实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图。
图10是根据第三实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
图11是根据第四实施例的发光器件的横截面视图。
图12是根据第四实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图。
图13是根据第四实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
图14至图20是用于制造根据第一实施发光器件的方法的横截面视图。
图21是具有根据实施例的发光器件的发光器件封装的横截面视图。
图22至图24是分别具有根据实施例的发光器件的照明系统实施例的分解立体图。
具体实施方式
下文将参照附图对各实施例进行详细的描述。
图1是根据第一实施例的发光器件的横截面视图，图2是根据第一实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图，图3是根据第一实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图，图4是根据第一实施例的发光器件中缓冲层和u-GaN层的横截面视图。
参照图1，根据第一实施例的发光器件包括：衬底110；布置在衬底110上的缓冲层120；布置在缓冲层120上的u-GaN层181；布置在u-GaN层181上的第一导电型半导体层130；布置在第一导电型半导体层130上的电流扩散层182；布置在电流扩散层182上的应变控制层183；布置在应变控制层183上的有源层140；布置在有源层140上的电子阻挡层184；布置在电子阻挡层184上的第二导电型半导体层150；布置在第二导电型半导体层150上的透明电极层185；布置在第一导电型半导体层130上的第一电极160；以及布置在透明电极层185上的第二电极170。
衬底110可以由具有优秀导热性的材料构成，并且可以是导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底110可以使用选自蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一种。
缓冲层120可以被布置在衬底110上。
缓冲层120起到减少衬底110与发光结构的材料之间晶格失配的作用。缓冲层120可以包括III-V族化合物半导体。缓冲层120可以由包括Al的材料构成。缓冲层120可以由选自AlN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的至少一种构成。下文将参照附图详细说明缓冲层120。
u-GaN(未掺杂的GaN)层181可以被布置在缓冲层120上。u-GaN层181可以起到改善膜质量的作用。
第一导电型半导体层130可以被布置在u-GaN层181上。
第一导电型半导体层130可以包括例如n型半导体层。可以使用化合物半导体实施第一导电型半导体层130。可以使用诸如II-VI族化合物半导体或III-V族化合物半导体实施第一导电型半导体层130。
可以使用具有经验公式为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的半导体材料实施第一导电型半导体层130。第一导电型半导体层130可以选自诸如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP等，并且可以掺杂有n型掺杂物比如Si、Ge、Sn、Se、或Te。
通过改善内部量子效率，电流扩散层182可以增加照明效率并且可以是无掺杂的氮化镓(GaN)层。电子注入层(未示出)还可以形成在电流扩散层182上。电子注入层可以是氮化镓层。例如，因为在电子注入层中n型掺杂元素被掺杂至大约6.0×1018原子/cm3至大约3.0×1019原子/cm3的浓度，所以可以有效地注入电子。
应变控制层183可以形成在电流扩散层182上。
应变控制层183起到有效地减少由第一导电型半导体层130与有源层140之间的晶格失配所引起的应力的作用。
应变控制层183的晶格常数可以大于第一导电型半导体层130的晶格常数并且小于有源层140的晶格常数。因此，应变控制层183可以最小化由有源层140与第一导电型半导体层130之间的晶格常数不同所引起的应力。
有源层140可以被布置在应变控制层183上。
当通过第一导电型半导体层130注入的电子(或空穴)和通过第二导电型半导体层150注入的空穴(或电子)相互之间重新结合时，由于根据用于形成有源层140的能带的带隙差异，有源层140是发光的层。有源层140可以形成为具有单阱结构、多阱结构、单量子点结构或量子线结构，但实施例并不局限于此。
可以使用化合物半导体实施有源层140。可以使用诸如II-VI族化合物半导体或III-V族化合物半导体实施有源层140。可以通过使用诸如具有经验公式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的半导体材料实施有源层140。当有源层140被实施为具有多阱结构时，可以通过堆叠多个阱层和多个势垒层实施有源层140。例如，有源层140可以被实施为具有InGaN阱层/GaN势垒层的循环。
电子阻挡层(EBL)184可以被布置在有源层140上。
电子阻挡层184可以起到电子阻挡和有源层的多量子阱(Multiple QuantumWell，MQW)包覆的作用，并且因此可以改善照明效率。电子阻挡层184可以由基于AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1、0≤y≤1)的半导体构成，并且可以具有比有源层140的能带隙低的能带隙，并且可以被形成为具有大约至大约的厚度，但实施例并不局限于此。可替代地，电子阻挡层184可以被形成为具有AlzGa(1-z)N/GaN(0≤z≤1)超晶格。
第二导电型半导体层150可以被布置在电子阻挡层184上。
第二导电型半导体层150可以被实施为诸如p型半导体层。可以使用化合物半导体实施第二导电型半导体层150。可以使用诸如II-VI族化合物半导体或III-V族化合物半导体实施第二导电型半导体层150。
可以使用具有经验公式为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的半导体材料实施第二导电型半导体层150。第二导电型半导体层150可以选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP等，并且可以掺杂有p型掺杂物，比如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
第一导电型半导体层130可以包括p型半导体层，第二导电型半导体层150可以包括n型半导体层。另外，包括n型或p型半导体层的半导体层还可以形成在第二导电型半导体层150之下。发光结构可以具有np结结构、pn结结构、npn结结构以及pnp结结构中的任何一种。
在第一导电型半导体层130和第二导电型半导体层150内部的杂质的掺杂浓度可以是相同的或不相同的。即，发光结构可以被形成为具有多种结构，并且实施例不局限于此。
透明电极层185可以被布置在第二导电型半导体层150上。
可以通过多次堆叠单金属、金属合金和/或金属氧化物形成透明电极层185，使得载流子被有效地注入。举例来说，透明电极层185可以由具有与半导体极好接触的材料构成。透明电极层185可以包括选自铟锡氧化物(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-Ga ZnO(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中的至少一种，但并不局限于这些。
第二电极170形成在透明电极层185上，第一电极160形成在第一导电型半导体层130的部分暴露的上部之上。第一电极160和第二电极170可以由金属或合金构成，例如，包括Cr、Ti、Ag、Ni、RH、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au和Hf中的任何一种。之后，可以通过将第一电极160和第二电极170连接至彼此而最终完成发光器件的制造。
同时，如图2所示，根据第一实施例的缓冲层120可以包括第一缓冲层122和第二缓冲层124。
第一缓冲层122可以包括AlN。尽管第一缓冲层122被示为形成为一层，但是它可以被形成为两层或三层。第二缓冲层124可以被布置在第一缓冲层122上。第二缓冲层124的高度h2可以等于第一缓冲层122的高度h1。
第二缓冲层124可以包括AlGaN。第二缓冲层124可以被布置为以便接触u-GaN层181。第二缓冲层124可以包括第一层124a和第二层124b。可以水平布置多个第一层124a和第二层124b。多个第一层124a和多个第二层124b可以被水平地并且交替地布置。多个第一层124a和多个第二层124b可以径向地并且交替地布置。第二层124b可以被布置在第二缓冲层124的最外侧部分。因为第二层124b被布置在第二缓冲层124的最外侧部分，所以更多的第二层124b可以形成在第二缓冲层124上。
第二层124b的宽度W2比第一层124a的宽度W1大。第一层124a的高度h1可以等于第二层124b的高度h2。多个第一层124a可以形成为具有相同宽度或不同宽度。多个第二层124b可以形成为具有相同宽度或不同宽度。
如图3所示，第一层124a可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第一层124a的Al成分比可以线性增加。在邻近第一导电型半导体层130的第一层124a的部分，Al成分比可以为大约100％。朝着衬底110，第一层124a的Al成分比可以线性下降。在邻近衬底110的第一层124a的部分，Al成分比可以为大约0％。
第二层124b可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第二层124b的Al成分比可以线性下降。在邻近第一导电型半导体层130的第二层124b的部分，Al成分比可以为大约0％。朝着衬底110，第二层124b的Al成分比可以线性增加。在邻近衬底110的第二层124b的部分，Al成分比可以为大约100％。
如前所述，通过水平布置其Al成分比朝着第一导电型半导体层130线性增加的第一层124a和其Al成分比朝着第一导电型半导体层130线性下降的第二层124b，缓冲层120可以有效地控制由衬底110与第一导电型半导体层130之间的物理性质(例如晶格失配和热膨胀系数差异)所引起的应变。
如图4所示，当第二层124b的宽度大于第一层124a的宽度时，非常强的压缩应变被施加于u-GaN层181。因此，这样可以非常有效地控制应变。也就是说，因为相比于当第一层124a的宽度等于第二层124b的宽度时，压缩应变被更强地施加于u-GaN层181，所以可以非常有效地控制应变。另外，因为第一层124a被布置在第二层124b之间，所以可以减小晶格失配以防止产生错位。
图5是根据第二实施例的发光器件的横截面视图，图6是根据第二实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图，图7是根据第二实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
参照图5，根据第二实施例的发光器件包括：衬底110；布置在衬底110上的缓冲层220；布置在缓冲层220上的u-GaN层181；布置在u-GaN层181上的第一导电型半导体层130；布置在第一导电型半导体层130上的电流扩散层182；布置在电流扩散层182上的应变控制层183；布置在应变控制层183上的有源层140；布置在有源层140上的电子阻挡层184；布置在电子阻挡层184上的第二导电型半导体层150；布置在第二导电型半导体层150上的透明电极层185；布置在第一导电型半导体层130上的第一电极160；以及布置在透明电极层185上的第二电极170。这里，因为除缓冲层以外的元件与根据第一实施例的发光器件的元件相同，所以将省略其多余的描述。
如图6所示，根据第二实施例的缓冲层220可以包括第一缓冲层222和第二缓冲层224。
第一缓冲层222可以包括AlN。第二缓冲层224可以被布置在第一缓冲层222上。第二缓冲层224可以包括AlGaN。
第二缓冲层224可以包括一个或多个第一层224a以及一个或多个第二层224b。第一层224a和第二层224b可以被水平地并且交替地布置。第一层224a和第二层224b可以被径向地并且交替地布置。第二层224b可以被布置在第二缓冲层224的最外侧部分。第二层224b的宽度大于第一层224a的宽度。第一层224a的高度可以等于第二层224b的高度。
如图7所示，第一层224a可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第一层224a的Al成分比可以非线性增加。朝着第一导电型半导体层130，第一层224a的Al成分比可以以向下凸形式非线性增加。在邻近第一导电型半导体层130的第一层224a的部分，Al成分比可以为大约100％。在邻近衬底110的第一层224a部分，Al成分比可以为大约0％。
第二层124b可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第二层124b的Al成分比可以非线性下降。朝着第一导电型半导体层130，第二层124b的Al成分比可以以向上凸形式非线性下降。在邻近第一导电型半导体层130的第二层224b的部分，Al成分比可以为大约0％。在邻近衬底110的第二层224b部分，Al成分比可以为大约100％。
如前所述，通过水平地布置朝着第一导电型半导体层130其Al成分比非线性增加的第一层224a以及朝着第一导电型半导体层130其Al成分比非线性下降的第二层224b，缓冲层220可以有效地控制由衬底110与第一导电型半导体层130之间的物理性质(例如晶格失配和热膨胀系数差异)所引起的应变。
图8是根据第三实施例的发光器件横截面视图，图9是根据第三实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图，图10是根据第三实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
参照图8，根据第三实施例的发光器件包括：衬底110；布置在衬底110上的缓冲层320；布置在缓冲层320上的u-GaN层181；布置在u-GaN层181上的第一导电型半导体层130；布置在第一导电型半导体层130上的电流扩散层182；布置在电流扩散层182上的应变控制层183；布置在应变控制层183上的有源层140；布置在有源层140上的电子阻挡层184；布置在电子阻挡层184上的第二导电型半导体层150；布置在第二导电型半导体层150上的透明电极层185；布置在第一导电型半导体层130上的第一电极160；以及布置在透明电极层185上的第二电极170。这里，因为除缓冲层以外的元件与根据第一实施例的发光器件的元件相同，所以将省略其多余的描述。
如图9所示，根据第三实施例的缓冲层320可以包括第一缓冲层322和第二缓冲层324。
第一缓冲层322可以包括AlN。第二缓冲层324可以被布置在第一缓冲层322上。第二缓冲层324可以包括AlGaN。
第二缓冲层324可以包括一个或更多第一层324a以及一个或多个第二层324b。第一层324a和第二层324b可以被水平地并且交替地布置。第一层324a和第二层324b可以径向地并且交替地布置。第二层324b可以被布置在第二缓冲层324的最外侧部分。第二层324b的宽度大于第一层324a的宽度。第一层324a的高度可以等于第二层324b的高度。
如图10所示，第一层324a可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第一层324a的Al成分比可以非线性增加。朝着第一导电型半导体层130，第一层324a的Al成分比可以以向上凸形式非线性增加。在邻近第一导电型半导体层130的第一层324a的部分，Al成分比可以为大约100％。在邻近衬底110的第一层324a部分，Al成分比可以为大约0％。
第二层324b可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第二层324b的Al成分比可以非线性下降。朝着第一导电型半导体层130，第二层324b的Al成分比可以以向下凸形式非线性下降。在邻近第一导电型半导体层130的第二层324b部分，Al成分比可以为大约0％。在邻近衬底110的第二层324b的部分，Al成分比可以为大约100％。
如前所述，通过水平地布置朝着第一导电型半导体层130其Al成分比非线性增加的第一层324a以及朝着第一导电型半导体层130其Al成分比非线性下降的第二层324b，缓冲层320可以有效地控制因衬底110与第一导电型半导体层130之间的物理性质(例如晶格失配或热膨胀系数差异)引起的应变。
图11是根据第四实施例的发光器件的横截面视图，图12是根据第四实施例的发光器件中缓冲层的横截面视图，图13是根据第四实施例的缓冲层中Al成分比的曲线图。
参照图11，根据第四实施例的发光器件包括：衬底110；布置在衬底110上的缓冲层420；布置在缓冲层420上的u-GaN层181；布置在u-GaN层181上的第一导电型半导体层130；布置在第一导电型半导体层130上的电流扩散层182；布置在电流扩散层182上的应变控制层183；布置在应变控制层183上的有源层140；布置在有源层140上的电子阻挡层184；布置在电子阻挡层184上的第二导电型半导体层150；布置在第二导电型半导体层150上的透明电极层185；布置在第一导电型半导体层130上的第一电极160；以及布置在透明电极层185上的第二电极170。在这里，因为除缓冲层以外的元件与根据第一实施例的发光器件的元件相同，所以将省略其多余的描述。
如图12所示，根据第四实施例的缓冲层420可以包括第一缓冲层422和第二缓冲层424。
第一缓冲层422可以包括AlN。第二缓冲层424可以被布置在第一缓冲层422上。第二缓冲层424可以包括AlGaN。
第二缓冲层424可以包括一个或更多第一层424a以及一个或更多第二层424b。第一层424a和第二层424b可以被水平地并且交替地布置。第一层424a和第二层424b可以被径向地并且交替地布置。第二层424b可以被布置在第二缓冲层424的最外侧部分。第二层424b的宽度大于第一层424a的宽度。第一层424a的高度可以等于第二层424b的高度。
如图13所示，第一层424a可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第一层424a的Al成分比可以以阶梯式形式增加。在邻近第一导电型半导体层130的第一层424a的部分，Al成分比可以为大约100％。在邻近衬底110的第一层424a的部分，Al成分比可以为大约0％。
第二层424b可以包括AlxGa1-xN(0≤X≤1)。朝着第一导电型半导体层130，第二层424b的Al成分比可以以阶梯式形式下降。在邻近第一导电型半导体层130的第二层424b部分，Al成分比可以为大约0％。在邻近衬底100的第二层424b的部分，Al成分比可以为大约100％。
如前文所述，可以通过水平地布置朝着第一导电型半导体层130其Al成分比以阶梯式形式增加的第一层424a以及朝着第一导电型半导体层130其Al成分比以阶梯式形式下降的第二层424b，缓冲层420可以有效地控制由衬底110与第一导电型半导体层130之间的物理性质(例如晶格失配和热膨胀系数差异)所引起的应变。
下文中，将描述用于制造根据第一实施例的发光器件的方法。图14至图20是用于制造根据第一实施例的发光器件的方法的横截面视图。
如图14所示，当制备衬底110时，第一缓冲层122形成在衬底110的一个表面上。可以通过金属有机气相沉积(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)在衬底110上沉积AlN至一定厚度形成第一缓冲层122。除了MOCVD，可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、分子束外延(molecular beam epitaxy，MBE)或溅射形成第二缓冲层122。
如图15所示，当第一缓冲层122形成在衬底110上时，第一掩膜层M1形成在缓冲层122上。可以通过使用PR或SiO2形成第一掩膜层M1，并且第一掩膜层M1可以仅仅形成在第一缓冲层122的一些区域中。
如图16所示，当第一掩膜层M1形成在第一缓冲层122上时，第二缓冲层的第一层124a形成在第一掩膜层M1之间。可以通过使用AlGaN选择性地形成第一层124a。可以通过增加Al成分比形成第一层124a。
如图17所示，当第一层124a形成在第一缓冲层122上时，第二掩膜层M2形成在第一层124a上。可以通过使用PR或SiO2形成第二掩膜层M2。
如图18所示，当第二掩膜层M2形成在第一层124a上时，第二层124b选择地生长在第一层124a之间。可以通过使用AlGaN选择性地形成第二层124b。可以通过减少Al成分比形成第二层124b。当形成第一层124a和第二层124b时，可以去除第二掩膜层M2。
如图19所示，当第二缓冲层124的第一层124a和第二层124b形成在第一缓冲层122上时，u-GaN层181、第一导电型半导体层130、电流扩散层182、应变控制层183、有源层140、电子阻挡层184、第二导电型半导体层150、以及透明电极层185顺序地形成在第二缓冲层124上。
可以通过MOCVD沉积GaN形成u-GaN层181。可以通过MOCVD沉积GaN形成第一导电型半导体层130，也可以通过沉积III-V族化合物或II-VI族化合物形成第一导电型半导体层130。另外，可以通过往腔室内注入包括n型杂质的硅烷气体(SiH4)，例如三甲基镓(TMGa)、氨气(NH3)、氮气(N2)和硅(Si)，形成第一导电型半导体层130。
可以通过MOCV沉积电流扩散层182和应变控制层183以具有一定厚度。在大约700℃至大约950℃的范围中的某个生长温度下，可以通过选择性地提供H2和/或TMGa(或TEGa)、TMIn和TMAl作为源，形成由GaN或InGaN构成的阱层和由GaN、AlGaN、InGaN或InAlGaN构成的势垒层来生长有源层140。
可以通过注入离子形成电子阻挡层184。例如，电子阻挡层184可以由具有大约1％至大约30％的Al成分比的AlxInyGa(1-x-y)构成。
可以通过在电子阻挡层184上注入双(乙基环戊二烯基)镁[EtCp2Mg＝Mg(C2H5C5H4)2]形成第二导电型半导体层150，并且因此，第二导电型半导体层150可以形成为p型GaN层。可以通过沉积ITO形成透明电极层185。
如图20所示，当透明电极层185形成在第二导电型半导体150上时，可以执行台面刻蚀工艺以部分地暴露第一导电型半导体层130。例如，可以通过部分地去除透明电极层185、第二导电型半导体层150、电子阻挡层184、有源层140、应变控制层183以及电流扩散层182部分地暴露第一导电型半导体层130的上部。
当第一导电型半导体层130的上部被部分地暴露时，可以通过在第一导电型半导体层130上形成第一电极160以及在透明电极层185上形成第二电极170完成根据实施例的发光器件的制造过程。
图21是具有根据实施例的发光器件的发光器件封装的横截面视图。
如图21所示，发光器件封装500包括封装体单元505；被布置在封装体单元505上的第三电极层513和第四电极层514；布置在封装体单元505上并且被电连接至第三电极层513和第四电极层514的发光器件100；以及包围发光器件100的成型构件530。
封装体单元505可以由硅材料、合成树脂材料或金属材料构成，并且可以在发光器件100周围具有斜面。
第三电极层513和第四电极层514彼此电隔离，并且起到为发光器件100供电的作用。另外，第三电极层513和第四电极层514可以起到反射由发光器件100产生的光的作用以此改善照明效率，并且可以起到将发光器件100产生的热量释放到外部的作用。
发光器件100可以被布置在封装体单元505上，或可以被布置在第三电极层513或第四电极层514上。
可以通过导线方法、倒装芯片方法以及裸片接合方法中的任何一种将发光器件100电连接至第三电极层513和/或第四电极层514。在实施例中，发光器件100被例证为通过导线电连接至第三电极层513和第四电极层514，但实施例并不限于此。
通过包围发光器件100，成型构件530可以保护发光器件100。另外，因为成型构件530包括荧光体532，所以成型构件530可以改变通过发光器件100发出的光的波长。
图22至图24是分别具有根据实施例的发光器件的照明系统实施例的分解立体图。
如图22所示，根据实施例的照明系统可以包括盖2100、光源模块2200、散热器2400、供电单元2600、内壳2700、以及插座2800。另外，根据实施例的照明系统还可以包括至少一个构件2300和保持器2500。光源模块2200可以包括根据本发明的发光器件100或发光器件封装200。
例如，盖2100可以具有灯泡形状或半球状并且可以是中空的，以及盖2100的一部分可以是开口的。盖2100可以被光学地耦合至光源模块2200。例如，盖2100可以漫射、散射或激发光源模块2200所提供的光。盖2100可以是一类光学构件。盖2100可以被耦合至散热器2400。盖2100可以具有被耦合至散热器2400的耦合部。
盖2100的内表面可以涂覆有象牙白色颜料。象牙白色颜料可以包括漫射光的漫射材料。盖2100内表面的表面粗糙度可以大于盖2100外表面的表面粗糙度，以便充分地散射和漫射来自光源模块2200的光，并且将被漫射和散射的光释放到外部。
盖2100的材料可以包括玻璃、塑料、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等。聚碳酸酯(PC)具有良好的耐光性、良好的耐热性、以及良好的强度。盖2100可以是透明的，使得可以从外部看见光源模块2200，或盖2100可以是不透明的。可以通过吹塑成型(blowmolding)形成盖2100。
光源模块2200可以被布置在散热器2400的一个表面上。因此，来自光源模块2200的热量被传送到散热器2400。光源模块2200可以包括光源单元2210、连接板2230、以及连接器2250。
构件2300被布置在散热器2400上并且包括插入多个光源单元2210和连接器2250的导向槽2310。每个导向槽2310与光源单元2210和连接器2250的衬底相对应。
构件2300的表面可以被施加或涂覆反光材料。构件2300的表面可以被施加或涂覆白色颜料。构件2300反射光，光被盖2100的内表面反射，并且返回光源模块2200，再返回盖2100。因此，能够改善根据实施例的照明系统的照明效率。
构件2300可以由诸如绝缘材料构成。光源模块2200的连接板2230可以包括导电材料。因此，散热器2400可以电接触连接板2230。因为构件2300由绝缘材料构成，所以构件2300可以防止连接板2230与散热器2400之间的电短路。散热器2400接收来自光源模块2200和供电单元2600的热量并且辐射所接收到的热量。
保持器2500覆盖内壳2700中绝缘部2710的容纳槽(accommodation groove)2719。因此，被容纳在内壳2700的绝缘部2710中的供电单元2600被紧紧地密封。保持器2500具有引导突起2510。引导突起2510具有供电单元2600的突起2610穿过的孔。
供电单元2600处理或转换从外部接收到的电信号，并且将处理或转换后的电信号提供至光源模块2200。供电单元2600被容纳在内壳2700的容纳槽2719中，并且通过保持器2500被密封在内壳2700内。
供电单元2600可以包括突起2610、引导部2630、底座2650以及延伸部2670。
引导部2630具有从底座2650的一侧向外突出的形状。引导部2630可以被插入保持器2500。多个组件可以布置在底座2650的一个表面上。多个组件可以包括，例如将外部电源提供的AC电力转换为DC电力的DC转换器、控制光源模块2200驱动的驱动芯片、以及保护光源模块2200的静电放电(ESD)保护装置，但不限于此。
延伸部2670具有从底座2650另一侧向外突出的形状。延伸部2670被插入内壳2700的连接部2750并且接收来自外部的电信号。例如，延伸部2670的宽度可以等于或小于内壳2700的连接部2750的宽度。正(+)导线的一端和负(-)导线的一端可以被电连接至延伸部2670，并且正(+)导线的另一端与负(-)导线的另一端可以被电连接至插座2800。
连同供电单元2600，内壳2700可以在其中包括成型部。可以通过硬化成型液体来形成成型部并且成型部可以将供电单元2600固定至内壳2700的内部。
如图23所示，根据实施例的照明系统可以包括盖3100、光源单元3200、散热器3300、电路单元3400、内壳3500、以及插座3600。光源单元3200可以包括根据实施例的发光器件或发光器件封装。
盖3100可以具有灯泡形状并且是中空的。盖3100具有开口3110。可以通过开口3110插入光源单元3200和构件3350。
盖3100可以被耦合至散热器3300并且包围光源单元3200和构件3350。由于盖3100与散热器3300之间的耦合，所以光源单元3200和构件3350可以与外界隔绝。可以通过粘合剂或诸如旋转耦合方法以及钩耦合方法多种方法将盖3100耦合至散热器3300。旋转耦合方法是盖3100的螺纹耦合至散热器3300的螺纹槽的方法，并且通过旋转盖3100将盖3100耦合至散热器3300。钩耦合方法是盖3100的突起被插入散热器3300的槽使得盖3100被耦合至散热器3300的方法。
盖3100可以被光学地耦合至光源单元3200。特别地，盖3100可以漫射、散射、或激发来自光源单元3200的光。盖3100可以是一类光学构件。盖3100可以在其内/外表面中或内部具有荧光体，以便激发来自光源单元3200的光。
盖3100的内表面可以涂覆有象牙白色颜料。象牙白色颜料可以包括漫射光的漫射材料。盖3100的内表面的表面粗糙度可以大于盖3100的外表面的表面粗糙度，以便充分地散射或漫射来自光源单元3200的光。
盖3100的材料可以包括玻璃、塑料、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等。聚碳酸酯(PC)具有良好的耐光性、良好的耐热性、以及良好的强度。盖3100可以由透明材料构成，通过该透明材料使得从外部看见光源单元3200和构件3350，或盖3100可以由不透明材料构成，通过该不透明材料使得从外部看不见光源单元3200和构件3350。可以通过吹塑成型形成盖3100。
光源单元3200可以被布置在散热器3300的构件3350上并且可以布置有多个。特别地，光源单元3200可以被布置在构件3350中多个侧表面的至少一个上。光源单元3200可以被布置在构件3350中至少一个侧表面的上部之上。
多个光源单元3200可以分别被布置在构件3350中六个侧表面的三个之上。但是，实施例不局限于此，多个光源单元3200可以分别被布置在构件3350中的全部六个侧表面之上。光源单元3200可以包括衬底3210和发光器件3230。发光器件3230可以被布置在衬底3210的一个表面上。
衬底3210可以具有四角形板状，但并不局限于此。衬底3210可以具有多种形状。例如，衬底3210可以具有圆形板状或多边形板状。可以通过在绝缘体上印刷电路图案提供衬底3210，并且例如，衬底3210包括通用印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、陶瓷PCB等。另外，衬底3210可以包括板上芯片型(COB)，其中未封装的LED芯片被直接接合在通用PCB上。此外，衬底3210可以由有效地反射光的材料构成，或者衬底3210的表面可以具有颜色(例如有效地反射光的白色或银色)。衬底3210可以被电连接至被容纳在散热器3300中的电路单元3400。可以通过例如导线将衬底3210和电路单元3400相互连接。导线可以通过散热器3300将衬底3210与电路单元3400相互连接。
发光器件3230可以包括发出红光、绿光和蓝光的发光二极管芯片，或者发射UV的发光二极管芯片。发光二极管芯片可以是横向型或竖直型。发光二极管可以发出蓝光、红光、黄光、绿光。
发光器件3230可以具有荧光体。荧光体可以包括基于石榴石荧光体(YAG或TAG)、基于硅酸盐荧光体、基于氮化物荧光体、以及基于氮氧化物荧光体中的至少一种。可替代地，荧光体可以包括黄色荧光体、绿色荧光体、以及红色荧光体中的至少一种。
散热器3300可以被耦合至盖3100并且辐射来自光源单元3200的热量。散热器3300具有一定体积并且具有上表面3310和侧表面3330。构件3350可以被布置在散热器3300的上表面3310上。散热器3300的上表面3310可以被耦合至盖3100。散热器3300的上表面3310可以具有对应于盖3100的开口3110的形状。
多个散热引脚3370可以被布置在散热器3300的侧表面3330上。散热引脚3370可以从散热器3300的侧表面3330向外延伸或者可以被连接至散热器3300的侧表面3330。通过增加散热器3300的散热面积，散热引脚3370可以改善散热效率。侧表面3330可以不包括散热引脚3370。
构件3350可以被布置在散热器3300的上表面3310上。构件3350可以与散热器3300的上表面3310集成或者被耦合至散热器3300的上表面3310。构件3350可以具有多边形棱柱状。特别地，构件3350可以具有六边形棱柱状。具有六边形棱柱状的构件3350具有上表面、下表面、以及六个侧表面。构件3350可以具有圆形棱柱状或椭圆形棱柱状以及六边形棱柱状。当构件3350具有圆形棱柱状或椭圆形棱柱状时，光源单元3200的衬底3210可以是柔性衬底。
多个光源单元3200可以分别被布置在构件3350的六个侧表面上。多个光源单元3200可以被布置在构件3350中六个侧表面的全部侧表面或部分侧表面上。图23所示的多个光源单元3200被分别布置在六个侧表面的三个侧表面之上。
衬底3210被布置在构件3350的侧表面上。构件3350的侧表面可以大致垂直于散热器3300的上表面3310。因此，衬底3210和散热器3300的上表面3310大致相互垂直。
构件3350的材料可以包括具有导热性的材料，以便确保构件3350快速地接收光源单元3200产生的热量。构件3350的材料可以包括诸如铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)、镁(Mg)、银(Ag)、和锡(Sn)的金属的合金。可代替地，构件3350可以由具有导热性的塑料构成。具有导热性的塑料比金属轻并且具有单向导热性。
电路单元3400从外部接收电力，并且将所接收到的电力转换成适合于光源单元3200的电力。电路单元3400将转换后的电力提供给光源单元3200。电路单元3400可以被布置在散热器3300中。特别地，电路单元3400可以被容纳在内壳3500中并且与内壳3500一起被容纳在散热器3300中。电路单元3400可以包括电路板3410和安装在电路板3410上的多个组件3430。
电路板3410可以具有圆形板状，但并不局限于此。电路板3410可以具有多种形状。例如，电路板3410可以具有椭圆板状或多边形板状。可以通过在绝缘体上印刷电路图案设置电路板3410。
电路板3410被电连接至光源单元3200的衬底3210。可以通过例如导线将电路板3410和衬底3210相互连接。导线可以被布置在散热器3300内以连接电路板3410和衬底3210。
多个组件3430可以包括例如，将将外部电源提供的AC电力转换为DC电力的DC转换器、控制光源单元3200驱动的驱动芯片、以及保护光源单元3200的静电放电(ESD)保护装置。
内壳3500在其中容纳有电路单元3400。内壳3500可以具有容纳部3510以便容纳电路单元3400。
例如，容纳部3510可以具有圆柱状。容纳部3510的形状可以根据散热器3300的形状而改变。内壳3500可以被容纳在散热器3300中。内壳3500的容纳部3510可以被容纳在散热器3300的下表面中形成的容纳部中。
内壳3500可以被耦合至插座3600。内壳3500可以具有被耦合至插座3600的连接部3530。连接部3530可以具有与插座3600的螺纹槽结构相对应的螺纹结构。内壳3500是绝缘体。因此，内壳3500防止电路单元3400与散热器3300之间的电短路。例如，内壳3500可以由塑料材料或树脂材料构成。
插座3600可以被耦合至内壳3500。特别地，插座3600可以被耦合至内壳3500的连接部3530。插座3600可以具有与现有的白炽灯相同的结构。插座3600被电连接至电路单元3400。可以通过导线将电路单元3400和插座3600相互电连接。因此，当外部电力被应用于插座3600时，外部电力可以被传送至电路单元3400。插座3600可以具有与连接部3550的螺纹结构相对应的螺纹槽结构。
如图24所示，照明系统，例如，背光单元可以包括光引导板1210、提供光至光引导板1210的发光模块1240、位于光引导板1210下方的反射构件1220、以及容纳光引导板1210的底盖1230、发光模块1240和反射构件1220，但并不限于此。
光引导板1210起漫射光和将光转换为面光源的作用。光引导板1210可以由透明材料构成。例如，光引导板1210可以包括选自诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的基于丙烯醛基树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、以及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)中的至少一种。
发光模块1240为光引导板1210的至少一个侧表面提供光，并且最终作为其中布置有背光单元的显示设备的光源。
发光模块1240可以接触光引导板1210，但实施例不局限于此。特别地，发光模块1240可以包括衬底1242和安装在衬底1242上的多个发光器件封装200，并且衬底1242可以接触光引导板1210，但实施例并不局限于此。
衬底1242可以包括具有电路图案(图中未显示)的印刷电路板(PCB)。另外，衬底1242还可以包括金属芯PCB(MCPCB)或柔性PCB(FPCB)以及通用PCB，但实施例不局限于此。
多个发光器件封装200可以被安装在衬底1242上，使得发光器件封装200的光发射表面与光引导板1210间隔开一定距离，其中光通过光发射表面发出。
反射构件1220可以被布置在光引导板1210之下。反射构件1220可以通过反射经过光引导板1210的下表面向下穿行的光并且允许被反射的光向上穿行来改善背光单元的亮度。反射构件1220可以由例如，PET树脂、PC树脂、PVC树脂等构成，但实施例并不局限于此。
底盖1230可以容纳光引导板1210、发光模块1240、以及反射构件1220。为了达到这样的目的，底盖1230可以被形成为具有开口上表面的盒状，但实施例并不局限于此。
可以通过使用金属材料或树脂材料的压模成型(press molding)或挤出成型(extrusion molding)来制造底盖1230。
尽管已经具体示出和描述实施例，但它们仅仅是出于说明目的并且不旨在限制本发明。可以理解，本领域技术人员可以对实施例所属的本发明进行各种修改和应用，而不偏离本发明的范围。例如，可以通过修改来实施在实施例中特别示出的元件。可以理解，关于这些修改和应用的差异均落入由所附权利要求限定的实施例的范围。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：
衬底；
第一缓冲层，布置在所述衬底上；
第二缓冲层，布置在所述第一缓冲层上并且包括Al；
第一导电型半导体层，布置在所述第二缓冲层上；
有源层，布置在所述第一导电型半导体层上；以及
第二导电型半导体层，布置在所述有源层上，
其中，所述第二缓冲层包括水平布置的一个或更多第一层以及一个或更多第二层，以及
所述第一层的Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而增加，并且所述第二层的Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而下降。
2.如权利要求1所述的发光器件，其中所述第一层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而线性增加，并且所述第二层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而线性下降。
3.如权利要求1所述的发光器件，其中所述第一层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而非线性增加，并且所述第二层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而非线性下降。
4.如权利要求3所述发光器件，其中所述第一层的所述Al成分比呈向下凸形式非线性增加，并且所述第二层的所述Al成分比呈向上凸形式非线性下降。
5.如权利要求3所述的发光器件，其中所述第一层的所述Al成分比呈向上凸形式非线性增加，并且所述第二层的所述Al成分比呈向下凸形式非线性下降。
6.如权利要求1所述的发光器件，其中所述第一层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层呈阶梯式形式增加，并且所述第二层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层呈阶梯式形式下降。
7.如权利要求1所述的发光器件，其中所述第一缓冲层包括AlN，以及所述第二缓冲层包括AlGaN。
8.如权利要求1所述的发光器件，其中u-GaN层还被布置在所述第二缓冲层上。
9.如权利要求1所述的发光器件，还包括在所述第一导电型半导体层与所述有源层之间的电流扩散层和应变控制层。
10.如权利要求1所述的发光器件，还包括布置在所述第二导电型半导体层上的透明电极层。
11.一种发光器件，包括：
衬底；
第一缓冲层，布置在所述衬底上；
第二缓冲层，布置在所述第一缓冲层上；
第一导电型半导体层，布置在所述第二缓冲层上；
有源层，布置在所述第一导电型半导体层上；以及
第二导电型半导体层，布置在所述有源层上，
其中所述第二缓冲层包括水平布置的一个或更多第一层以及一个或更多第二层，以及
所述第一层的宽度与所述第二层的宽度不同。
12.如权利要求11所述的发光器件，其中所述第一层和所述第二层交替布置。
13.如权利要求12所述的发光器件，其中所述第二层被布置在所述第二缓冲层的最外侧部分。
14.如权利要求13所述的发光器件，其中，所述第二层的宽度大于所述第一层的宽度。
15.如权利要求14所述的发光器件，其中，所述第二缓冲层包括AlGaN。
16.如权利要求15所述的发光器件，其中，所述第一层的所述Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而增加，并且所述第二层的Al成分比朝着所述第一导电型半导体层而下降。
17.如权利要求11所述的发光器件，其中所述第一缓冲层包括AlN。
18.如权利要求11所述的发光器件，还包括在所述第一导电型半导体层与所述有源层之间的电流扩散层和应变控制层。
19.如权利要求11所述的发光器件，还包括布置在所述第二导电型半导体层上的透明电极层。
20.一种照明系统，包括具有权利要求1至19中任一项所述的发光器件的发光单元。
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