CN108598227A - 一种半导体白光发光二极管 - Google Patents
一种半导体白光发光二极管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108598227A CN108598227A CN201810379202.XA CN201810379202A CN108598227A CN 108598227 A CN108598227 A CN 108598227A CN 201810379202 A CN201810379202 A CN 201810379202A CN 108598227 A CN108598227 A CN 108598227A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pits
- zno
- shell structure
- emitting diode
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 20
- 241000549556 Nanos Species 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000005701 quantum confined stark effect Effects 0.000 description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/08—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种半导体白光发光二极管，其特征在于所述V‑pits具有第一V‑pits和第二V‑pits，第一V‑pits具有非掺杂的ZnO量子点及其上方的CdSySe1‑y/ZnO核壳结构纳米柱发出红光；第二V‑pits具有非掺杂的ZnO量子点及其上方的ZnSzSe1‑z/ZnO核壳结构纳米柱发出绿光；第一V‑pits和第二V‑pits之间的多量子阱发出蓝光；从而形成红光、绿光和蓝光混合的白光发光二极管。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种半导体白光发光二极管。
背景技术
半导体发光二极管具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过10万小时的长寿命、尺寸小、可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏、户外显屏、手机电视背光照明、路灯、车灯、手电筒等应用领域。但是，高In组分氮化物的材料生长质量差，导致发光效率低，难以形成红光氮化物发光二极管。通常白光发光二极管采用氮化物半导体蓝光二极管激光荧光粉获得白光。一般红绿蓝RGB的白光采用GaAs红光芯片结合氮化物半导体的蓝光与绿光芯片形成RGB的白光，但该方法的成本较高，RGB的亮度不易控制匹配等。
鉴于以上的困难与不足，有必要提出一种在外延片上直接形成红绿蓝光混合的白光发光二极管。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体白光发光二极管，在外延片上直接形成红绿蓝光混合得到白光，降低成本，发光效率高。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种半导体白光发光二极管，依次包括衬底、第一导电型半导体、多量子阱、在多量子阱内成型的多个V-pits和第二导电型半导体，多个所述V-pits由多组相临设置的第一V-pits和第二V-pits组成，第一V-pits发出红光，其内具有非掺杂的ZnO量子点、以及生长在ZnO量子点上方的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱，其中，CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱的S组分0≤y≤1；第二V-pits发出绿光，其内具有非掺杂的ZnO量子点、以及生长在ZnO量子点上方的ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱，其中，，ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱的S组分0≤z≤1；第一V-pits和第二V-pits之间具有发出蓝光的多量子阱；从而形成红光、绿光和蓝光混合的白光发光二极管。
进一步，所述的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱掺杂Mg，所述ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱掺杂Mg，使V-pits的空穴浓度大于1018 cm-3。
进一步，所述的第一V-pits和第二V-pits的开口尺寸为50~500 nm，所述的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱和ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱的直径约40~400 nm，小于V-pits的开口尺寸。
进一步，所述的多量子阱为InxGa1-xN/GaN量子阱，In组分0.15<x<0.35。
进一步，多个所述V-pits在多量子阱区域均匀分布设置。
本发明有益效果是：
第一V-pits具有非掺杂的ZnO量子点及其上方的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱发出红光；第二V-pits具有非掺杂的ZnO量子点及其上方的ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱发出绿光；第一V-pits和第二V-pits之间的多量子阱发出蓝光；从而形成红光、绿光和蓝光混合的白光发光二极管。
CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱掺杂Mg，所述ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱掺杂Mg，空穴浓度大于1018 cm-3，形成高的空穴注入效率。
非掺杂的ZnO量子点为绝缘体，使V-pits延伸的位错线终止于V-pits的尖端，所述非掺杂的ZnO量子点不输运载流子，防止漏电产生。
附图说明
图1为传统具有V-pits的半导体发光二极管的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明产生红光、绿光和蓝光混合成白光的效果示意图。
图示说明：100：衬底；101：第一导电型半导体，102：位错线，103：多量子阱，104：V-pits，104a：第一V-pits，104b:第二V-pits，105：第二导电型半导体，106：非掺杂的ZnO量子点，107：ZnO纳米柱的核层，108：ZnSzSe1-z壳层，109：ZnSzSe1-z壳层，108：CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱，109：ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱。
具体实施方式
传统量子阱103具有V-pits 104的氮化物发光二极管如图1所示，包括衬底100、第一导电型半导体101，位错线102，多量子阱103，V-pits 104，第二导电型半导体105，其中位错线穿过V-pits和量子阱区。
本发明公开一种半导体白光发光二极管，如图2所示，依次包括衬底100、第一导电型半导体101，位错线102，多量子阱103，在多量子阱内成型的多个V-pits104，第二导电型半导体105，非掺杂的ZnO量子点106， CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108， ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109，多个所述V-pits由多组相临设置的第一V-pits 104a和第二V-pits104b组成，第一V-pits 104a具有非掺杂的ZnO量子点106及其上方的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108组合发出红光；第二V-pits 104b具有非掺杂的ZnO量子点106及其上方的ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109组合发出绿光；第一V-pits和第二V-pits之间的多量子阱103发出蓝光；从而形成红光、绿光和蓝光混合的白光发光二极管，如图3所示。
所述的第一V-pits 104a具有非掺杂的ZnO量子点106及其上方的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108，利用CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108控制量子尺寸和量子斯塔克效应调控波长，使第一V-pits上方出射红光；所述第二V-pits 104b具有非掺杂的ZnO量子点106及其上方的ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109，利用ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109的量子尺寸和量子斯塔克效应调控波长，使第二V-pits上方出射绿光。
所述的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108掺杂Mg，所述的ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109掺杂Mg，空穴的激活能降低至100 meV以下，空穴浓度大于1018 cm-3，形成高的空穴注入效率。
所述的非掺杂的ZnO量子点106为绝缘体，使V-pits延伸的位错线102线终止于V-pits 104的尖端，所述非掺杂的ZnO量子点106不输运载流子，防止漏电产生。
所述的第一V-pits 104a和第二V-pits 104b的开口尺寸为50~500 nm，所述CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108/107和ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109/107的直径约40~400 nm，小于V-pits的开口尺寸。
所述的多量子阱103为InxGa1-xN/GaN量子阱，In组分0.15<x<0.35，所述第一V-pits 104a和第二V-pits 104b之间的多量子阱103发出蓝光。
所述的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱108的S组分0≤y≤1， ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱109/107的S组分0≤z≤1。
多个所述V-pits在多量子阱区域均匀分布设置，以保证形成白光的红绿蓝光线间距均匀、色度纯净。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
Claims (5)
1.一种半导体白光发光二极管，依次包括衬底、第一导电型半导体、多量子阱、在多量子阱内成型的多个V-pits和第二导电型半导体，其特征在于：多个所述V-pits由多组相临设置的第一V-pits和第二V-pits组成，第一V-pits发出红光，其内具有非掺杂的ZnO量子点、以及生长在ZnO量子点上方的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱，其中，CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱的S组分0≤y≤1；第二V-pits发出绿光，其内具有非掺杂的ZnO量子点、以及生长在ZnO量子点上方的ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱，其中，，ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱的S组分0≤z≤1；第一V-pits和第二V-pits之间具有发出蓝光的多量子阱；从而形成红光、绿光和蓝光混合的白光发光二极管。
2.根据权利要求1所述一种半导体白光发光二极管，其特征在于：所述的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱掺杂Mg，所述ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱掺杂Mg，使V-pits的空穴浓度大于1018 cm-3。
3.根据权利要求1所述一种半导体白光发光二极管，其特征在于：所述的第一V-pits和第二V-pits的开口尺寸为50~500 nm，所述的CdSySe1-y/ZnO核壳结构纳米柱和ZnSzSe1-z/ZnO核壳结构纳米柱的直径约40~400 nm，小于V-pits的开口尺寸。
4.根据权利要求1所述一种半导体白光发光二极管，其特征在于：所述的多量子阱为InxGa1-xN/GaN量子阱，In组分0.15<x<0.35。
5.根据权利要求1所述一种半导体白光发光二极管，其特征在于：多个所述V-pits在多量子阱区域均匀分布设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810379202.XA CN108598227B (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种半导体白光发光二极管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810379202.XA CN108598227B (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种半导体白光发光二极管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108598227A true CN108598227A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108598227B CN108598227B (zh) | 2019-11-15 |
Family
ID=63609204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810379202.XA Active CN108598227B (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种半导体白光发光二极管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108598227B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109599467A (zh) * | 2018-12-01 | 2019-04-09 | 王星河 | 一种半导体发光元件 |
| CN109713096A (zh) * | 2018-12-01 | 2019-05-03 | 王星河 | 一种半导体发光元件 |
| CN109817771A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种高可靠性的氮化物发光二极管及其制备方法 |
| CN109935667A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-25 | 福建省南安市清信石材有限公司 | 一种半导体发光元件 |
| CN109962117A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-02 | 福建省南安市清信石材有限公司 | 一种多重响应波段的半导体探测器 |
| CN110783434A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-11 | 深圳远芯光路科技有限公司 | Led芯片及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105845794A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-10 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种氮化物发光二极管 |
| CN105870286A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-08-17 | 南昌大学 | 带V坑多量子阱多波长的GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| CN105870273A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-17 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种氮化物发光二极管 |
| CN106848013A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-13 | 郑锦坚 | 一种半导体发光二极管及其制作方法 |
| CN107894678A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-04-10 | 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 | Led背光源、背光模组及液晶显示装置 |
-
2018
- 2018-04-25 CN CN201810379202.XA patent/CN108598227B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105870286A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-08-17 | 南昌大学 | 带V坑多量子阱多波长的GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| CN105845794A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-10 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种氮化物发光二极管 |
| CN105870273A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-17 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种氮化物发光二极管 |
| CN106848013A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-13 | 郑锦坚 | 一种半导体发光二极管及其制作方法 |
| CN107894678A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-04-10 | 西安智盛锐芯半导体科技有限公司 | Led背光源、背光模组及液晶显示装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109599467A (zh) * | 2018-12-01 | 2019-04-09 | 王星河 | 一种半导体发光元件 |
| CN109713096A (zh) * | 2018-12-01 | 2019-05-03 | 王星河 | 一种半导体发光元件 |
| CN109817771A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种高可靠性的氮化物发光二极管及其制备方法 |
| CN109817771B (zh) * | 2019-01-22 | 2021-10-01 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种高可靠性的氮化物发光二极管及其制备方法 |
| CN109935667A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-25 | 福建省南安市清信石材有限公司 | 一种半导体发光元件 |
| CN109962117A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-02 | 福建省南安市清信石材有限公司 | 一种多重响应波段的半导体探测器 |
| CN109962117B (zh) * | 2019-04-10 | 2023-03-28 | 临沂市安福电子有限公司 | 一种多重响应波段的半导体探测器 |
| CN110783434A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-11 | 深圳远芯光路科技有限公司 | Led芯片及其制备方法 |
| CN110783434B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-06-11 | 深圳远芯光路科技有限公司 | Led芯片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108598227B (zh) | 2019-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108598227B (zh) | 一种半导体白光发光二极管 | |
| Narukawa et al. | Improvement of luminous efficiency in white light emitting diodes by reducing a forward-bias voltage | |
| CN103456865B (zh) | 一种led封装 | |
| Taguchi | Present status of white LED lighting technologies in Japan | |
| KR20160019622A (ko) | 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자 패키지 | |
| CN205177879U (zh) | 一种用于植物照明的led封装集成光源 | |
| CN108598225B (zh) | 一种氮化物半导体白光发光二极管 | |
| CN109599467A (zh) | 一种半导体发光元件 | |
| CN103956416A (zh) | 氧化锌基白光led及其制备方法 | |
| Žukauskas et al. | Light-emitting diodes: progress in solid-state lighting | |
| CN106784190B (zh) | 一种具有变色功能的GaN基LED的结构及其调节方法 | |
| CN100411211C (zh) | 单片集成白光二极管 | |
| CN101562222B (zh) | 背面出光的单芯片白光发光二极管及其制备方法 | |
| CN105552183B (zh) | 白光发光二极管及其制作方法 | |
| CN110224048B (zh) | 一种紫外led外延结构 | |
| CN105845792A (zh) | 一种高亮度青光led外延结构及生长工艺 | |
| CN203607398U (zh) | 一种高显色性白光led结构 | |
| TW200408143A (en) | Light emitting diode and method of making the same | |
| CN206401317U (zh) | 一种无荧光粉的全光谱led封装结构 | |
| CN104576627A (zh) | 一种高显色性白光led结构及其制作方法 | |
| CN109935667A (zh) | 一种半导体发光元件 | |
| CN107681027B (zh) | 白光led及其制作方法 | |
| CN204732444U (zh) | 全碳基量子点混合荧光粉led | |
| CN103378243A (zh) | 一种GaN基紫外半导体发光二极管 | |
| CN111668198B (zh) | 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |