CN117497656A - 发光器件、包括发光器件的显示器和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光器件以及包括该发光器件的显示器和电子设备。该发光器件包括基底半导体层、三维(3D)发光结构和形成为平坦形状的平坦发光结构，其中平坦发光结构产生具有与3D发光结构的波长不同的波长的光。缓和基底半导体层与平坦发光结构之间的晶格失配的应变缓和层可以在基底半导体层上布置在其中至少形成平坦发光结构的区域中。

Description

发光器件、包括发光器件的显示器和电子设备
技术领域
本公开涉及半导体发光器件。
背景技术
半导体发光器件(LED)已经作为高效且环保的光源在显示器、光通信、汽车、普通照明等各个领域中使用。根据包括在有源层中的材料的类型和组成，LED可以具有不同的发光波长。每种发射蓝光、绿光和红光的三种类型的LED可以用于彩色显示器并且可以排列在驱动衬底上。LED的对准精度可能影响彩色显示器的图像质量。近来彩色显示器的分辨率已经提高，并且为了实现高分辨率，需要减小LED的尺寸；然而，难以在驱动衬底上以高精度对准这样的小LED。
发明内容
提供了一种配置为产生多波长光的单片发光器件。
附加方面将部分地在随后的描述中阐述，并且部分地将从该描述是明显的，或者可以通过本公开的实施方式的实践来了解。
根据本公开的一方面，一种发光器件包括：基底半导体层；在基底半导体层上的三维(3D)发光结构，该3D发光结构包括至少一个半极性表面；在基底半导体层上的平坦发光结构，该平坦发光结构包括极性表面，其中平坦发光结构产生具有与由3D发光结构产生的光的波长不同的波长的光；以及应变缓和层，形成在基底半导体层上在发光器件的其中至少平坦发光结构形成的区域中，其中应变缓和层缓和基底半导体层与平坦发光结构之间的晶格失配。
应变缓和层可以包括超晶格层。
基底半导体层、3D发光结构和平坦发光结构可以包含基于GaN的材料，并且应变缓和层可以包括基于GaN的超晶格层。
平坦发光结构中的铟成分的原子百分比可以高于3D发光结构中的铟成分的原子百分比。
由平坦发光结构产生的光的波长可以比由3D发光结构产生的光的波长长。
3D发光结构可以包括产生彼此不同的波长的光的第一发光结构和第二发光结构。
第一发光结构和第二发光结构可以分别产生蓝光和绿光，平坦发光结构可以产生红光。
包括图案的掩模层可以进一步形成在基底半导体层上，其中3D发光结构的第一导电类型半导体层通过所述图案生长在基底半导体层上，其中所述图案包括孔图案或条纹图案。
掩模层可以包括SiO2、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN和TiSiN当中的至少一种。
3D发光结构可以包括产生彼此不同的波长的光的第一发光结构和第二发光结构，图案可以包括对应于第一发光结构的第一图案和对应于第二发光结构的第二图案，第一图案可以包括第一孔图案或第一条纹图案，第二图案可以包括第二孔图案或第二条纹图案。
第一图案和第二图案可以在尺寸和节距中的至少一个上不同。
第二发光结构可以产生具有比第一发光结构的波长长的波长的光，并且第二图案的节距可以大于第一图案的节距。
应变缓和层可以在基底半导体层上形成在一区域中，该区域包括在其中形成平坦发光结构的区域和在其中形成3D发光结构的区域。
包括图案的掩模层可以进一步形成在应变缓和层上，其中3D发光结构的第一导电类型半导体层通过所述图案生长在应变缓和层上，其中所述图案包括孔图案或条纹图案。
基底半导体层可以包括掺有第一导电类型杂质的GaN。
3D发光结构可以包括基于GaN的发光结构，基于GaN的发光结构包括以3D形状形成的第一导电类型半导体层、包括多量子阱结构的覆盖第一导电类型半导体层的表面的有源层、以及覆盖有源层的第二导电类型半导体层。
平坦发光结构可以包括基于GaN的发光结构，该基于GaN的发光结构包括第一导电类型平坦半导体层、在第一导电类型平坦半导体层上包括多量子阱结构的平坦有源层、以及在平坦有源层上的第二导电类型平坦半导体层。
根据本公开的一方面，一种发光器件包括：基底半导体层；在基底半导体层上的应变缓和层；包括图案的掩模层，其中掩模层布置在应变缓和层上，所述图案包括孔图案或条纹图案；基于GaN的三维(3D)发光结构，包括通过所述图案生长在应变缓和层上的第一导电类型半导体层、包括覆盖第一导电类型半导体层的表面的多量子阱结构的有源层、以及覆盖有源层的第二导电类型半导体层，第一导电类型半导体层包括包含至少一个半极性表面的所述表面；以及基于GaN的平坦发光结构，包括在应变缓和层上的第一导电类型平坦半导体层、生长在第一导电类型平坦半导体层的极性表面上的平坦有源层、以及在平坦有源层上的第二导电类型平坦半导体层。
基底半导体层可以包括n-GaN层，并且应变缓和层可以包括InGaN超晶格层。
平坦发光结构中的铟成分的原子百分比可以高于3D发光结构中的铟成分的原子百分比。
平坦发光结构可以产生具有比由3D发光结构产生的光的波长长的波长的光。
3D发光结构可以包括产生彼此不同的波长的光的第一发光结构和第二发光结构。
第一发光结构和第二发光结构可以分别产生蓝光和绿光，平坦发光结构可以产生红光。
一种显示器可以包括：显示面板，包括多个根据本公开的上述方面的发光器件；以及打开或关闭所述多个发光器件的驱动电路；以及控制器，配置为根据图像信号将所述多个发光器件的开关信号输入到驱动电路。
一种电子设备可以包括根据本公开的上述方面的显示器。
电子设备可以包括用于车辆的平视显示设备、移动设备、增强现实眼镜、标牌和可穿戴显示器当中的任何一种。
附图说明
通过以下结合附图的描述，本公开的某些实施方式的以上和其它方面、特征和优点将更加明显，附图中：
图1是根据一实施方式的发光器件的示意结构的剖视图；
图2是平坦发光结构的一实施方式的示意剖视图；
图3是三维(3D)发光结构的一实施方式的示意剖视图；
图4是卧式三棱柱形状的3D发光结构的图；
图5是六棱锥形状的3D发光结构的图；
图6是卧式梯形柱形状的3D发光结构的图；
图7是六棱锥形状的3D发光结构的图；
图8和图9是示出制造发光器件的方法的一实施方式的图；
图10是根据一实施方式的发光器件的示意结构的剖视图；
图11是根据一实施方式的发光器件的示意结构的剖视图；
图12是显示器的一实施方式的示意图；
图13是包括显示器的电子设备的框图；
图14是作为电子设备的应用示例的移动设备的一实施方式的图；
图15是作为电子设备的应用示例的用于车辆的平视显示设备的一实施方式的图；
图16是示出作为电子设备的应用示例的增强现实眼镜或虚拟现实眼镜的一实施方式的图；
图17是示出作为电子设备的应用示例的标牌的一实施方式的图；以及
图18是作为电子设备的应用示例的可穿戴显示器的一实施方式的图。
具体实施方式
现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。就此而言，实施方式可以具有不同的形式并且不应被解释为限于在这里阐述的描述。因此，以下仅通过参照附图来描述实施方式以说明多个方面。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述当在一列元素之后时，修饰整列元素而不修饰该列中的个别元素。
由于实施方式允许各种变化和许多实施方式，示例实施方式将在附图中示出并在书面描述中被详细描述。本公开的效果、特征及其实现方法可以通过结合附图参照以下详细实施方式而更加清楚。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于在这里阐述的示例实施方式。
在下文中，参照附图详细解释本公开的实施方式。当参照附图时，相同的附图标记可以表示相同或对应的元件，并且省略对其的重复描述。将理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在这里用于描述各种部件，但这些部件不应受这些术语限制。这些部件仅用于将一个部件与另一个区分开。如在这里使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，在这里使用的术语“包含”和/或“包括”指明了所陈述的特征或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征或部件的存在或添加。在下面描述的实施方式中，将理解，当诸如膜、区域、部件等的部分被称为在另一部分上或之上时，一个部分可以直接在所述另一部分上，或者在其上可以存在居间的膜、区域、部件等。
为了便于解释，附图中的部件的尺寸可以被夸大。换言之，由于附图中的部件的尺寸和厚度是为了便于解释而任意示出的，所以本公开不限于此。当可以不同地实施特定实施方式时，可以与所描述的顺序不同地执行特定的工艺顺序。例如，两个连续描述的工艺可以基本上同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行。
图1是根据一实施方式的发光器件10的示意结构的剖视图。参照图1，发光器件10可以包括基底半导体层2、三维(3D)发光结构100和平坦发光结构200。应变缓和层3可以布置在基底半导体层2和平坦发光结构200之间。应变缓和层3可以布置在基底半导体层2与3D发光结构100和平坦发光结构200两者之间。本公开的发光器件10可以是产生多波长光的微型发光二极管(LED)。发光器件10可以是产生蓝光、绿光和红光的单片微型LED。
衬底1可以是用于半导体单晶生长的生长衬底，硅(Si)衬底、硅碳化物(SiC)衬底、蓝宝石衬底等可以用作衬底1。此外，包含适于要形成在衬底1上的基底半导体层2的生长的材料(例如，AlN、AlGaN、ZnO、GaAs、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等)的衬底可以用作衬底1。
基底半导体层2可以形成在衬底1上。基底半导体层2可以是掺有第一导电类型掺杂剂的半导体层。基底半导体层2可以由Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料形成。基底半导体层2可以通过氢化物气相外延(HVPE)、分子束外延(MBE)、金属有机气相外延(MOVPE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)等形成。在需要时可以在衬底1和基底半导体层2之间进一步生长外延生长所需的缓冲层。基底半导体层2可以具有多层结构。例如，基底半导体层2可以是掺有n型杂质的GaN层，例如n-GaN层。Si、Ge、Se、Te等可以用作n型杂质。
应变缓和层3可以形成在基底半导体层2上。应变缓和层3可以形成在其中在基底半导体层2上的至少平坦发光结构200将要形成的区域中。在一实施方式中，应变缓和层3可以完全形成在基底半导体层2上，包括其中在基底半导体层2上要形成3D发光结构100的区域。换言之，应变缓和层3可以形成在整个基底半导体层2上。应变缓和层3可以缓和基底半导体层2与平坦发光结构200之间的晶格失配，从而缓和在生长平坦发光结构200的过程中的应力。通过在应变缓和层3上形成平坦发光结构200，可以诱导高铟(In)成分，并且可以有效降低反相界(anti-phase boundary，APB)位错。应变缓和层3可以包括例如具有基底半导体层2的晶格尺寸和平坦发光结构200的晶格尺寸之间的中间晶格尺寸的材料。应变缓和层3可以是超晶格层。例如，当GaN被用作基底半导体层2，且平坦发光结构200是基于GaN的发光结构时，应变缓和层3可以具有单层结构或者多层结构，其包括基于GaN的超晶格层，例如InGaN超晶格层。应变缓和层3可以通过HVPE、MBE、MOVPE、MOCVD等形成。
图2是平坦发光结构200的一实施方式的示意剖视图。参照图2，平坦发光结构200可以包括具有二维(2D)平面结构的发光结构。平坦发光结构200可以具有例如基于GaN的发光结构。平坦发光结构200中的铟(In)成分(原子成分)可以高于3D发光结构100中的铟(In)成分(原子成分)。因此，平坦发光结构200可以产生具有比由3D发光结构100产生的光相对更长波长的光。例如，平坦发光结构200可以产生红光。平坦发光结构200可以包括第一导电类型平坦半导体层210、平坦有源层220和第二导电类型平坦半导体层230，它们依次形成在应变缓和层3上并平行于应变缓和层3。平坦发光结构200可以通过HVPE、MBE、MOVPE、MOCVD等形成。
第一导电类型平坦半导体层210可以由与基底半导体层2相同的掺有第一导电类型掺杂剂的半导体材料形成。例如，第一导电类型平坦半导体层210可以是n-GaN层。第一导电类型平坦半导体层210可以由掺有第一导电类型掺杂剂的与基底半导体层2的材料不同的半导体材料形成。例如，基底半导体层2可以是n-GaN层，第一导电类型平坦半导体层210可以是n-InGaN层。第一导电类型平坦半导体层210可以从应变缓和层3生长。
平坦有源层220可以是通过电子-空穴复合来发光的层。平坦有源层220可以生长在第一导电类型平坦半导体层210上。平坦有源层220可以具有通过利用例如AlxGayInzN中的x、y和z值的变化来调整电子能带之间的间隙而制成的单量子阱或多量子阱结构，其中x+y+z＝1。例如，可以通过将量子阱层与InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InAlGaN形式的势垒层配对来形成量子阱结构，并且可以根据InGaN层中铟(In)的成分比来控制带隙能量，从而调整光发射波段。在本说明书中，铟(In)的成分比是指铟(In)的原子百分比。通常，当铟(In)的成分比改变1％时，发光波长可能偏移约5nm。
第二导电类型平坦半导体层230可以覆盖平坦有源层220的表面。第二导电类型平坦半导体层230可以由掺有第二导电类型杂质的半导体材料形成。例如，第二导电类型平坦半导体层230可以是掺有p型杂质的p-GaN层。Mg、Zn、Be等可以用作p型杂质。
由于现有的具有2D平面结构的发光结构生长在c轴方向上的晶面(0001面，其为极性表面)上，所以可以产生单一波长的光。此外，由于在c轴方向上的晶面(0001面)处形成的强内部磁场，内部量子效率(IQE)可能较低。根据实施方式的发光器件10，平坦发光结构200可以生长在应变缓和层3上。如上所述，应变缓和层3可以布置在下部结构和上部结构之间，以缓和下部结构和上部结构之间的晶格失配，并进一步缓和生长上部结构的过程中的应变。根据晶格失配的缓和，可以实现具有相对高的铟(In)成分的平坦发光结构200。高铟(In)成分可以是产生红光的条件。此外，应变的缓和可以抑制由压电场效应引起的极化，从而抑制量子限制斯塔克效应(QCSE)。因此，可以提高平坦发光结构200的IQE。此外，可以减少当铟(In)含量增加时引起晶体缺陷的现象。高铟(In)含量可以在平坦发光结构200中保持均匀，这导致更高的色纯度。此外，可以减少影响非辐射复合的晶体缺陷，因此可以提高IQE。因此，可以通过生长在应变缓和层3上的平坦发光结构200来实现以高效率产生红光的发光结构。
图3是3D发光结构100的一实施方式的示意剖视图。参照图3，3D发光结构100可以是具有整体3D结构的发光结构。3D发光结构100可以具有例如基于GaN的发光结构。3D发光结构100可以包括以3D形状形成的第一导电类型半导体层110、覆盖第一导电类型半导体层110的表面的有源层120、以及覆盖有源层120的第二导电类型半导体层130。3D发光结构100可以通过HVPE、MBE、MOVPE、MOCVD等形成。
包括多个孔或条纹图案(例如，图案)4H的掩模层4可以提供在应变缓和层3上。掩模层4可以包括绝缘材料。绝缘材料可以包括例如硅氧化物或硅氮化物。掩模层4可以包括例如SiO2、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN等。掩模层4可以通过在应变缓和层3上形成由绝缘材料制成的膜以及然后通过光刻工艺刻蚀该膜以形成期望的孔或条纹图案4H而形成。孔或条纹图案4H可以具有各种剖面形状，包括条纹形、圆形、椭圆形、多边形等，3D发光结构100的形状可以根据以下来确定：孔或条纹图案4H的形状、尺寸，相邻孔或条纹图案4H之间的节距，或3D发光结构100通过孔或条纹图案4H的生长时间。“孔或条纹图案”可以是限定3D发光结构100的生长区域的开口。因此，“孔或条纹图案”可以称为“开口图案”。
第一导电类型半导体层110可以由与基底半导体层2的材料相同的掺有第一导电类型掺杂剂的半导体材料形成。例如，第一导电类型半导体层110可以是n-GaN层。第一导电类型半导体层110可以由与基底半导体层2的材料不同的掺有第一导电类型掺杂剂的半导体材料形成。例如，基底半导体层2可以是n-GaN层，第一导电类型半导体层110可以是n-InGaN层。第一导电类型半导体层110可以穿过布置在掩模层4处的孔或条纹图案4H从应变缓和层3生长。第一导电类型半导体层110可以具有根据孔或条纹图案4H的剖面形状的剖面形状，包括圆形、椭圆形、多边形等。第一导电类型半导体层110可以具有在生长方向上逐渐变细的剖面形状。第一导电类型半导体层110可以具有至少一个半极性表面110S。
有源层120可以是通过电子-空穴复合来发光的层。有源层120可以覆盖第一导电类型半导体层110的表面。有源层120可以具有单量子阱或多量子阱结构，其通过利用例如AlxGayInzN中的x、y和z值的变化来调整电子能带之间的间隙而制造，其中x+y+z＝1。例如，可以通过将量子阱层与InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InAlGaN形式的势垒层配对来形成量子阱结构，并且可以根据InGaN层中铟(In)的成分比来控制带隙能量，从而调整光发射波段。通常，当铟(In)的成分比改变1％时，发光波长可能偏移约5nm。有源层120可以从第一导电类型半导体层110径向生长并覆盖第一导电类型半导体层110的表面。
第二导电类型半导体层130可以覆盖有源层120的表面。第二导电类型半导体层130可以由掺有第二导电类型杂质的半导体材料形成。例如，第二导电类型半导体层130可以是掺有p型杂质的p-GaN层。Mg、Zn、Be等可用作p型杂质。
如上所述，3D发光结构100的3D形状可以根据孔或条纹图案4H的形状、孔或条纹图案4H的尺寸、相邻孔或条纹图案4H之间的节距、或3D发光结构100通过孔或条纹图案4H的生长时间等来确定。图4至图7示出了3D发光结构100的各种形状。图4是卧式(lying)三棱柱形状的3D发光结构100的图。这种形状的3D发光结构100可以通过具有矩形条纹形状的孔或条纹图案4H来实现。图4所示的3D发光结构100可以具有两个半极性表面110S。图5是六棱锥形状的3D发光结构100的图。这种形状的3D发光结构100可以通过具有六边形形状的孔或条纹图案4H来实现。图5所示的3D发光结构100可以具有六个半极性表面110S。图6是卧式梯形柱形状的3D发光结构100的图。这种形状的3D发光结构100可以通过具有矩形条纹形状的孔或条纹图案4H生长，并且可以通过调节生长条件(诸如生长时间、生长材料的供应速度等)来实现。图6所示的3D发光结构100可以具有两个半极性表面110S和一个极性表面110C。图7是六棱锥形状的3D发光结构100的图。这种形状的3D发光结构100可以通过具有六边形形状的孔或条纹图案4H生长，并且可以通过调整生长条件(诸如生长时间、生长材料的供应速度等)来实现。图7所示的3D发光结构100可以具有六个半极性表面110S和一个极性表面110C。图4至图7所示的3D发光结构100的各种形状仅是示例，可以根据孔或条纹图案4H的形状和生长条件实现具有各种形状的3D发光结构100。
在3D发光结构100的生长过程中，与极性表面110C相比，可能更难以将氮供应到半极性表面110S。例如，在InGaN层生长于半极性表面110S上时，由于铟(In)或镓(Ga)扩散到半极性表面110S，并且氮供应不足，所以InGaN层到半极性表面110S的生长速率可以降低。具有相对低的铟(In)成分和相对薄的厚度的InGaN层可以形成在半极性表面110S上。InGaN层的铟(In)成分和厚度可能受半极性表面110S的晶向影响。半极性表面110S的晶向可以通过孔或条纹图案4H的形状、多个孔或条纹图案4H之间的间隙(节距)、生长时间、生长速度等来调整。例如，当孔或条纹图案4H的形状和多个孔或条纹图案4H之间的节距被控制时，在发光结构的生长期间引起的铟(In)和镓(Ga)的含量和比例可以被热力学改变。因此，可以改变InGaN层的厚度和InGaN层中的铟(In)成分，并且可以调整光发射波长。这样，3D发光结构100的光发射波长可以通过半极性表面110S与极性表面110C的组合、半极性表面110S的晶向调整等来调整。因此，3D发光结构100可以包括产生彼此不同波长的光的多个发光结构。
例如，如图1所示，3D发光结构100可以包括产生彼此不同波长的光的第一发光结构100-1和第二发光结构100-2。第二发光结构100-2可以产生具有比第一发光结构100-1相对更长波长的光。例如，第一发光结构100-1可以产生蓝光，第二发光结构100-2可以产生绿光。第一发光结构100-1的结构可以类似于第二发光结构100-2的结构。
如图3所示，第一发光结构100-1可以包括以3D形状形成的第一导电类型半导体层110-1、覆盖第一导电类型半导体层110-1的表面的具有多量子阱结构的有源层120-1、以及覆盖有源层120-1的第二导电类型半导体层130-1。关于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的描述也可以应用于第一导电类型半导体层110-1、有源层120-1和第二导电类型半导体层130-1。第一发光结构100-1可以通过提供在掩模层4处的第一孔或条纹图案4H-1生长在应变缓和层3上。第一发光结构100-1的形状、光发射波长等可以由第一孔或条纹图案4H-1的形状和尺寸、多个第一孔或条纹图案4H-1之间的节距等来确定。“第一孔或条纹图案”可以是限定第一发光结构100-1的生长区域的开口。因此，“第一孔或条纹图案”可以称为“第一开口图案”。
第二发光结构100-2可以包括以3D形状形成的第一导电类型半导体层110-2、覆盖第一导电类型导体层110-2的表面的具有多量子阱结构的有源层120-2、以及覆盖有源层120-2的第二导电类型半导体层130-2。关于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的描述也可以应用于第一导电类型半导体层110-2、有源层120-2和第二导电类型半导体层130-2。第二发光结构100-2可以通过提供在掩模层4处的第二孔或条纹图案4H-2生长在应变缓和层3上。第二发光结构100-2的形状、光发射波长等可以由第二孔或条纹图案4H-2的形状和尺寸、多个第二孔或条纹图案4H-2之间的节距等确定。“第二孔或条纹图案”可以是限定第二发光结构100-2的生长区域的开口。因此，“第二孔或条纹图案”可以称为“第二开口图案”。
第一孔或条纹图案4H-1可以在形状、尺寸和节距中的至少一个方面不同于第二孔或条纹图案4H-2。第一发光结构100-1的铟(In)成分可以少于第二发光结构100-2的铟成分。因此，第一发光结构100-1可以产生具有相对短波长的蓝光，第二发光结构100-2可以产生具有相对长波长的绿光。相对低的铟(In)成分可以通过例如将多个第一孔或条纹图案4H-1之间的节距减小到低于多个第二孔或条纹图案4H-2之间的节距来实现。也就是，多个第二孔或条纹图案4H-2之间的节距可以大于多个第一孔或条纹图案4H-1之间的节距。
第一发光结构100-1可以具有例如产生蓝光的多个发光结构。形成第一发光结构100-1的多个发光结构的有源层120-1可以不彼此连接；然而，这仅是示例。形成第一发光结构100-1的多个发光结构的有源层120-1可以彼此连接。第二发光结构100-2可以具有例如产生绿光的多个发光结构。形成第二发光结构100-2的多个发光结构的有源层120-2可以不彼此连接；然而，这仅是示例。形成第二发光结构100-2的多个发光结构的有源层120-2可以彼此连接。
如上所述，由于平坦发光结构200具有在c轴方向上的晶面(0001面)并且生长在极性表面上，所以可以产生单一波长的光，并且由于在c轴方向上的晶面(0001面)处形成的强内部磁场，所以IQE可能降低。由于平坦有源层220的带隙具有特征值，所以可能难以从外部控制光发射波长。因此，为了通过利用2D发光结构实现全色发光器件，可以使用荧光粉或量子点，或者可以分别需要蓝色发光器件、绿色发光器件和红色发光器件。此外，为了实现显示，需要在驱动电路上分别排列蓝色发光器件、绿色发光器件和红色发光器件。然而，显示器的分辨率越高，要求的对准精度就越高，因此在制造显示器时可能难以实现高生产率和成品率。为了克服这些问题，可以考虑实现基于包括没有内部电场或具有弱内部电场的半极性或非极性晶体表面的3D发光结构的全色发光器件。在3D发光结构的情况下，当在半极性晶体表面上将发光结构生长成3D结构时，难以实现具有足够的铟(In)成分以产生红光的发光结构。
根据本公开，发光器件10可以包括产生具有相对短波长的光的3D发光结构100和产生具有相对长波长的光的平坦发光结构200两者。平坦发光结构200可以生长在应变缓和层3上。根据这种配置，具有相对短波长的蓝光和绿光可以由3D发光结构100产生。此外，由于生长平坦发光结构200的过程中的应变被应变缓和层3缓和，所以平坦发光结构200的IQE可以提高，并且由于平坦发光结构200中的铟(In)成分增加，所以可以实现在红光范围内具有高光发射效率(其中难以实现在红光范围内具有高光发射效率的3D发光结构)的平坦发光结构200。因此，可以实现具有高光发射效率的发光器件10。根据应用了本公开的发光器件10的显示器，与蓝色/绿色/红色发光器件的每个排列在驱动电路上的情况相比，可以减少制造显示器所需的成本、时间等，因此可以实现显示器生产的高效率和成品率。此外，可以实现以高生产率和成品率制造的高分辨率显示器。
图8和图9是示出制造发光器件10的方法的一实施方式的图。首先，参照图8，可以在衬底1上形成基底半导体层2和应变缓和层3中的每个。衬底1可以是用于半导体单晶生长的生长衬底，可以使用硅(Si)衬底、硅碳化物(SiC)衬底、蓝宝石衬底等。此外，可以在衬底1中使用适于要在衬底1上形成的基底半导体层2的生长的材料(例如AlN、AlGaN、ZnO、GaAs、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等)。
基底半导体层2可以形成在衬底1上。在衬底1上生长III-V族氮化物半导体材料(诸如GaN)之后，通过用n型杂质(例如，Si，Ge、Se、Te等)掺杂该III-V族氮化物半导体材料，可以形成n-GaN层。基底半导体层2可以通过HVPE、MBE、MOVPE、MOCVD等形成。在需要时，还可以在衬底1和基底半导体层2之间形成外延生长所需的缓冲层。
应变缓和层3可以形成在基底半导体层2上。应变缓和层3可以包括例如具有基底半导体层2的晶格尺寸和平坦发光结构200的晶格尺寸之间的中间晶格尺寸的材料。例如，在基于GaN的平坦半导体结构200中，应变缓和层3可以具有单层或多层结构，包括例如InGaN层。应变缓和层3可以包括超晶格层。当采用GaN作为基底半导体层2，且平坦发光结构200为基于GaN的发光结构时，应变缓和层3可以具有单层结构或多层结构，其包括InGaN超晶格层。应变缓和层3可以通过HVPE、MBE、MOVPE、MOCVD等形成。应变缓和层3可以形成在其中要形成在基底半导体层2上的至少平坦发光结构200的区域中。在实施方式中，应变缓和层3可以完全形成在基底半导体层2上，包括其中要形成在基底半导体层2上的3D发光结构100的区域。
然后，参照图9，可以在应变缓和层3上形成掩模层4。掩模层4可以限定其中要形成3D发光结构100的区域100A和其中要形成平坦发光结构200的区域200A。掩模层4可以在区域100A中具有多个孔或条纹图案(例如，图案)4H。应变缓和层3的上表面可以通过多个孔或条纹图案4H暴露。掩模层4可以由例如SiO2、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN等形成。掩模层4可以通过在应变缓和层3上形成由绝缘材料制成的膜以及然后通过光刻工艺蚀刻该膜以形成期望的孔或条纹图案来形成。孔或条纹图案4H可以具有各种剖面形状，包括条纹形状、圆形、椭圆形、多边形等，并且3D发光结构100的形状、光发射波长等可以根据孔或条纹图案4H的形状、尺寸，相邻孔或条纹图案4H之间的节距，3D发光结构100的生长时间等来确定。多个孔或条纹图案4H可以包括例如其中分别要生长第一发光结构100-1和第二发光结构100-2的多个第一孔或条纹图案(例如，第一图案)4H-1和多个第二孔或条纹图案(例如，第二图案)4H-2。多个第一孔或条纹图案4H-1可以在形状、尺寸和间隙中的至少一个上不同于多个第二孔或条纹图案4H-2。多个第一孔或条纹图案4H-1和多个第二孔或条纹图案4H-2的形状、尺寸和间隙可以考虑第一发光结构100-1和第二发光结构100-2的光发射波长来确定。例如，第一发光结构100-1可以产生具有相对短波长的蓝光，第二发光结构100-2可以产生具有相对长波长的绿光。在这种情况下，多个第二孔或条纹图案4H-2之间的间隙可以小于多个第一孔或条纹图案4H-1之间的间隙。生长在多个第一孔或条纹图案4H-1中的第一发光结构100-1的铟(In)成分可以小于生长在多个第二孔或条纹图案4H-2中的第二发光结构100-2的铟(In)成分。
3D发光结构100和平坦发光结构200可以分别形成在应变缓和层3上的区域100A和区域200A中。3D发光结构100和平坦发光结构200可以同时或顺序地形成。3D发光结构100和平坦发光结构200可以通过HVPE、MBE、MOVPE、MOCVD等形成。
第一导电类型半导体层110-1和110-2可以通过掩模层4的多个第一孔或条纹图案4H-1和多个第二孔或条纹图案4H-2以3D形状生长在应变缓和层3上。第一导电类型半导体层110-1和110-2可以是例如n-GaN层或n-InGaN层。在一实施方式中，第一导电类型半导体层110-1和110-2可以是n-GaN层。第一导电类型半导体层110-1和110-2可以具有至少一个半极性表面110S。第一导电类型半导体层110-1和110-2可以具有极性表面110C。有源层120-1和120-2可以分别生长在第一导电类型半导体层110-1和110-2上，并分别覆盖第一导电类型半导体层110-1和110-2。有源层120-1和120-2可以具有单量子阱或多量子阱结构。量子阱层和势垒层可以以InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InAlGaN的形式配对以形成量子阱结构。通过多个第一孔或条纹图案4H-1和多个第二孔或条纹图案4H-2的形状、尺寸、节距等，可以改变InGaN层中的铟(In)的成分比，并且可以确定第一发光结构100-1和第二发光结构100-2的光发射波长。第二导电类型半导体层130-1和130-2可以分别生长在有源层120-1和120-2上，并分别覆盖有源层120-1和120-2。例如，第二导电类型半导体层130可以是p-GaN层。
平坦发光结构200可以形成在应变缓和层3上的区域200A中。第一导电类型平坦半导体层210可以是例如n-GaN层或n-InGaN层。在一实施方式中，由于第一导电类型半导体层110-1和110-2与第一导电类型平坦半导体层210同时生长，所以第一导电类型平坦半导体层210可以由与第一导电类型半导体层110-1与110-2的材料相同的材料形成。在一实施方式中，第一导电类型平坦半导体层210可以是n-GaN层。形成第一导电类型平坦半导体层210的材料的成分比可以不同于第一导电类型半导体层110-1和110-2的材料的成分比。平坦有源层220可以在第一导电类型平坦半导体层210的极性表面上生长并覆盖第一导电类型平坦半导体层210。平坦有源层220可以具有单量子阱或多量子阱结构。量子阱层和势垒层可以以InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN或InGaN/InAlGaN的形式配对以形成量子阱结构。在一实施方式中，由于有源层120-1和120-2以及平坦有源层220同时生长，所以平坦有源层220可以包括与有源层120-1和120-2的材料相同的材料。然而，形成平坦有源层220的材料的成分比可以不同于有源层120-1和120-2的材料的成分比。第二导电类型平坦半导体层230可以生长在平坦有源层220上并且覆盖平坦有源层220的表面。在一实施方式中，由于第二导电类型半导体层130-1和130-2以及第二导电类型平坦半导体层230同时生长，所以第二导电类型平坦半导体层230可以包括与第二导电类型半导体层130-1和130-2的材料相同的材料。形成第二导电类型平坦半导体层230的材料的成分比可以不同于第二导电类型半导体层130-1和130-2的材料的成分比。在一实施方式中，第二导电类型平坦半导体层230可以是p-GaN层。
通过上述过程，可以制造图1至图7所示的能够发出全色光的单片发光器件10。
应变缓和层3可以缓和下部结构(例如，基底半导体层2)和上部结构(例如，平坦有源层220)之间的晶格失配以及由于晶格失配引起的生长过程的应变。3D发光结构100可能需要第一导电类型半导体层110以促进电子注入。在一实施方式中，由于3D发光结构100和平坦发光结构200同时生长，所以可以在应变缓和层3上的区域200A中生长第一导电类型平坦半导体层210。由于区域200A的尺寸相对大于孔或条状图案4H的尺寸，所以供应到区域200A的生长源的量可以相对较小，并且第一导电类型平坦半导体层210的厚度可以很薄。因此，布置在平坦有源层220和基底半导体层2之间的应变缓和层3的功能和效果几乎不受影响。因此，在将电子注入到3D发光结构100中的同时，可以保持应变缓和层3的功能和效果。
应变缓和层3可以用作晶格匹配层。由于形成基底半导体层2的GaN的晶格常数小于形成平坦有源层220的InGaN的晶格常数，所以当在GaN层上生长InGaN层时，可以限制铟(In)的流入速率，因此，可能难以增加平坦有源层220中的铟(In)的成分。通过在应变缓和层3上生长平坦发光结构200，可以缓和由于晶格失配引起的应变，这允许足够的铟(In)流入平坦发光结构200，并且可以增加平坦发光结构200的铟(In)成分。平坦发光结构200可以是基于GaN的半导体化合物并且可以生长在极性表面上。当在极性表面上生长基于GaN的半导体化合物时，可能在结构上发生由于压电场效应引起的极化，这导致QCSE并降低IQE。当在生长过程中通过应变缓和层3缓和应变时，可以抑制由于压电场效应引起的极化，并且还可以抑制IQE的降低。
应变缓和层3可以减少由于晶格失配导致的平坦有源层220的内部缺陷。由于形成基底半导体层2的GaN的晶格常数小于形成平坦有源层220的InGaN的晶格常数，所以当在GaN层上生长InGaN层同时增加铟(In)的成分时，可能在平坦有源层220中产生晶体缺陷。晶体缺陷可能导致IQE降低。通过应用应变缓和层3，可以在少晶体缺陷的情况下增加铟(In)成分。此外，可以抑制由于晶体缺陷导致的IQE降低。
应变缓和层3可以具有缓和晶格失配和应变的效果，因此，引起在生长发光结构的过程中铟(In)成分的增加、晶体缺陷的减少和IQE的改善。应变缓和层3的这种效果也可以应用于生长在半极性表面上的3D发光结构100。因此，可以有效地控制3D发光结构100中的铟(In)成分以产生期望波长的光，并且还可以提高IQE。
图10是根据一实施方式的发光器件的示意结构的剖视图。参照图10，实施方式的发光器件10与图1至图7所示的实施方式的不同之处在于，在图10中，应变缓和层3仅形成于基底半导体层2与平坦发光结构200之间。参照图10，3D发光结构100可以生长在基底半导体层2上，平坦发光结构200可以生长在应变缓和层3上。基底半导体层2的上表面可以以台阶形式形成。基底半导体层2的上表面可以在其中要形成平坦发光结构200的区域中具有凹入部分。应变缓和层3可以形成在凹入部分中。基底半导体层2的其中形成3D发光结构100的区域的上表面可以与应变缓和层3的上表面具有相同的高度。例如，基底半导体层2的上表面的其中要形成平坦发光结构200的区域(例如，图9的区域200A)也可以被蚀刻以形成凹入部分(其是凹入台阶状)，并且可以在该凹入部分中选择性地生长应变缓和层3。
图11是根据一实施方式的发光器件10的示意结构的剖视图。图11的发光器件10与图10所示的实施方式的不同之处在于，在图11中，应变缓和层3的表面和基底半导体层2的表面以台阶形式布置。
下面描述应用了发光器件10的实施方式的电子设备的各种示例。电子设备可以是显示器，或者包括显示器的各种设备。
图12是显示器的一实施方式的示意图。参照图12，显示器可以包括显示面板7110和控制器7160。显示面板7110可以包括发光结构7112以及打开和关闭发光结构7112的驱动电路7115。发光结构7112可以包括参照图1至图11描述的多个发光器件10。多个发光器件10可以排列成2D阵列。驱动电路7115可以包括配置为分别打开和关闭多个发光器件10的多个开关器件。控制器7160可以根据图像信号将多个发光器件10的开关切换信号输入到驱动电路7115。
图13是包括显示器的电子设备的框图。参照图13，可以在网络环境8200中提供电子设备8201。在网络环境8200中，电子设备8201可以通过第一网络8298(短距离无线通信网络等)与另一电子设备8202通信，或者通过第二网络8299(远距离无线通信网络等)与另一电子设备8204和/或服务器8208通信。电子设备8201可以通过服务器8208与电子设备8204通信。电子设备8201可以包括处理器8220、存储器8230、输入装置8250、音频输出装置8255、显示装置8260、音频模块8270、传感器模块8276、接口8277、触觉模块8279、相机模块8280、电力管理模块8288、电池8289、通信模块8290、用户识别模块8296和/或天线模块8297。在电子设备8201中，可以省略一些组成元件或者可以添加其它组成元件。一些组成元件可以由一个集成电路来实现。例如，传感器模块8276(指纹传感器、虹膜传感器、照度传感器等)可以通过嵌入显示装置8260(显示器等)中来实现。
处理器8220可以通过执行软件(程序8240等)来控制电子设备8201的连接到处理器8220的一个或多个其它组成元件(硬件和软件组成元件等)，并执行各种数据处理或计算。作为数据处理或计算的一部分，处理器8220可以在易失性存储器8232中加载从其它组成元件(传感器模块8276、通信模块8290等)接收的命令和/或数据，处理存储在易失性存储器8232中的命令和/或数据，并将结果数据存储在包括内部存储器8236和/或外部存储器8238的非易失性存储器8234中。处理器8220可以包括主处理器8221(中央处理单元、应用处理器等)和辅助处理器8223(图形处理单元、图像信号处理器、传感器中枢处理器、通信处理器等)，该辅助处理器8223可独立于主处理器8221操作或与主处理器8221一起操作。辅助处理器8223可以使用比主处理器8221更少的电力并且可以执行专门的功能。
当主处理器8221处于非活动状态(睡眠状态)时代替主处理器8221，或者当主处理器8221处于活动状态(应用执行状态)时与主处理器8221一起，辅助处理器8223可以控制与电子设备8201的组成元件中的一些组成元件(显示装置8260、传感器模块8276、通信模块8290等)相关的功能和/或状态。辅助处理器8223(图像信号处理器、通信处理器等)可以实现为功能相关的其它组成元件(相机模块8280、通信模块8290等)的一部分。
存储器8230可以存储电子设备8201的组成元件(处理器8220、传感器模块8276等)所需的各种数据。数据可以包括例如软件(程序8240等)并且关于与其相关的命令的输入数据和/或输出数据。存储器8230可以包括易失性存储器8232和/或非易失性存储器8234。
程序8240可以作为软件存储在存储器8230中，并且可以包括操作系统8242、中间件8244和/或应用8246。
输入装置8250可以从电子设备8201的外部(用户等)接收要用于电子设备8201的组成元件(处理器8220等)的命令和/或数据。输入装置8250可以包括遥控器、麦克风、鼠标、键盘和/或数字笔(手写笔等)。
音频输出装置8255可以将音频信号输出到电子装置8201的外部。音频输出装置8255可以包括扬声器和/或接收器。扬声器可以用于诸如多媒体播放或录音播放的一般用途，接收器可以用于接听来电。接收器可以通过联接为扬声器的一部分或通过独立的分离装置来实现。
显示装置8260可以在视觉上向电子装置8201的外部提供信息。显示装置8260可以包括显示器、全息装置或投影仪，以及控制相应装置的控制电路。显示装置8260可以包括参照图12描述的显示器。显示装置8260可以包括参照图1至图11描述的发光器件10。显示装置8260可以包括设置为检测触摸的触摸电路和/或设置为测量由触摸产生的力的强度的传感器电路(压力传感器等)。
音频模块8270可以将声音转换成电信号或相反地将电信号转换成声音。音频模块8270可以通过输入装置8250获取声音，或者通过以有线或无线方式连接到音频输出装置8255和/或电子装置的8201的另一电子设备(电子设备8202等)的扬声器和/或耳机输出声音。
传感器模块8276可以检测电子设备8201的工作状态(功率、温度等)或外部环境状态(用户状态等)，并产生对应于检测到的状态的电信号和/或数据值。传感器模块8276可以包括手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器和/或照度传感器。
接口8277可以支持用于电子设备8201以有线或无线方式连接到另一电子设备(电子设备8202等)的一个或更多个指定协议。接口8277可以包括高清多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、SD卡接口和/或音频接口。
连接端8278可以包括用于将电子设备8201物理连接到另一电子设备(电子设备8202等)的连接器。连接端8278可以包括HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器和/或音频连接器(耳机连接器等)。
触觉模块8279可以将电信号转换成机械刺激(振动、运动等)或用户可通过触觉或运动觉感知的电刺激。触觉模块8279可以包括电机、压电装置和/或电刺激装置。
相机模块8280可以捕获静止图像和视频。相机模块8280可以包括镜头组件(包括一个或更多个镜头)、图像传感器、图像信号处理器和/或闪光灯。包括在相机模块8280中的镜头组件可以收集从对象发出的光以用于图像捕获。
电力管理模块8288可以管理供应给电子设备8201的电力。电力管理模块8288可以实现为电力管理集成电路(PMIC)的一部分。
电池8289可以向电子设备8201的组成元件供电。电池8289可以包括不可再充电的原电池、可再充电的二次电池、和/或燃料电池。
通信模块8290可以在电子设备8201与另一电子设备(电子设备8202、电子设备8204、服务器8208等)之间建立有线通信信道和/或无线通信信道，并且通过已建立的通信信道支持通信。通信模块8290可以独立于处理器8220(应用处理器等)操作，并且可以包括支持有线通信和/或无线通信的一个或更多个通信处理器。通信模块8290可以包括无线通信模块8292(蜂窝通信模块、短距离无线通信模块、全球导航卫星系统(GNSS)通信模块等)和/或有线通信模块8294(局域网(LAN)通信模块、电力线通信模块等)。在以上通信模块当中，对应的通信模块可以通过第一网络8298(诸如蓝牙、WiFi直连或红外数据协会(IrDA)的短距离通信网络)或第二网络8299(诸如蜂窝网络、互联网或计算机网络(LAN、WAN等)的长距离通信网络)与另一电子设备通信。这些各种类型的通信模块可以集成到一个组成元件(单芯片等)中，或者可以实现为多个单独的组成元件(多芯片)。无线通信模块8292可以通过使用存储在用户识别模块8296中的用户信息(国际移动用户标识符(IMSI)等)在诸如第一网络8298和/或第二网络8299的通信网络中来验证和认证电子设备8201。
天线模块8297可以向外部(另一电子设备等)发送信号和/或电力或者从外部接收信号和/或电力。天线可以包括在衬底(印刷电路板(PCB)等)上以导电图案形成的发射器。天线模块8297可以包括一个或多个天线。当天线模块8297包括多个天线时，通信模块8290可以从这些天线当中选择对于在诸如第一网络8298和/或第二网络8299的通信网络中使用的通信方法的合适天线。可以通过所选择的天线在通信模块8290和另一电子设备之间发送或接收信号和/或电力。除了天线之外的其它部分(RFIC等)可以被包括作为天线模块8297的一部分。
一些组成元件可以通过外围设备(总线、通用输入和输出(GPIO)、串行外围接口(SPI)、移动工业处理器接口(MIPI)等)之间的通信方法彼此连接，并且可以相互交换信号(命令、数据等)。
可以通过连接到第二网络8299的服务器8208在电子设备8201和外部电子设备8204之间发送或接收命令或数据。电子设备8202和8204可以是与电子设备8201相同或不同的类型。在电子设备8201中执行的全部或部分操作可以在一个或更多个电子设备(8202、8204和8208)中执行。例如，当电子设备8201需要执行功能或服务时，电子设备8201可以请求一个或更多个电子设备执行全部功能或服务的一部分，而不是执行该功能或服务。接收请求的该一个或更多个电子设备可以执行与请求相关的附加功能或服务，并将执行的结果发送到电子设备8201。为此，可以使用云计算、分布式计算和/或客户端-服务器计算技术。
电子设备8201可以应用于各种设备。上述电子设备8201的各种部件可以根据设备的功能适当地改变，也可以添加其它合适的部件来执行设备的功能。在下文中，描述电子设备8201的示例应用。
图14是作为电子设备的应用示例的移动设备的一实施方式的图。移动设备9100可以包括显示装置9110。显示装置9110可以包括参照图12描述的显示器。显示装置9110可以包括参照图1至图11描述的发光器件10中的至少一个。显示装置9110可以具有可折叠结构，例如可多重折叠结构。
图15是作为电子设备的应用示例的用于车辆的平视显示设备的一实施方式的图。用于车辆的平视显示设备9200可以包括提供在车辆的一区域中的显示装置9210和配置为改变光路以使得驾驶员能够看到在显示装置9210产生的图像的光路改变构件9220。显示装置9210可以包括参照图12描述的显示器。显示装置9210可以包括参照图1至图11描述的发光器件10中的至少一个。
图16是示出作为电子设备的应用示例的增强现实眼镜或虚拟现实眼镜的一实施方式的图。增强现实眼镜(或虚拟现实眼镜)9300可以包括配置成形成图像的投影系统9310和配置成将图像从投影系统9310引导到用户眼睛的元件9320。投影系统9310可以包括参照图12描述的显示器。投影系统9310可以包括参照图1至图11描述的发光器件10中的至少一个。
图17是示出作为电子设备的应用示例的标牌的一实施方式的图。标牌9400可以包括参照图12描述的显示器。标牌9400可以包括参照图1至图11描述的发光器件10中的至少一个。标牌9400可以用于使用数字信息显示器的户外广告，并且可以通过网络控制广告的内容等。标牌9400可以通过例如参照图13描述的电子设备来实现。
图18是作为电子设备的应用示例的可穿戴显示器的一实施方式的图。可穿戴显示器9500可以包括参照图12描述的显示器。可穿戴显示器9500可以包括参照图1至图11描述的发光器件中的至少一个，并且可以通过参照图3描述的电子设备来实现。
根据一实施方式的发光器件或包括发光器件的显示器还可以应用于各种产品，诸如可卷曲的电视、可拉伸的显示器等。
根据发光器件的实施方式，可以实现配置为产生多波长光的单片发光器件。
应理解，在这里描述的实施方式应被认为仅是描述性的，而不是为了限制目的。每个实施方式内的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一个或更多个实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行在形式和细节上的各种改变。
本申请基于2022年8月1日在韩国知识产权局提交的韩国申请第10-2022-0095693号并要求享有其优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全文合并于此。

Claims (26)

1.一种发光器件，包括：
基底半导体层；
在所述基底半导体层上的三维3D发光结构，所述3D发光结构包括至少一个半极性表面；
在所述基底半导体层上的平坦发光结构，所述平坦发光结构包括极性表面，其中所述平坦发光结构产生具有与由所述3D发光结构产生的光的波长不同的波长的光；以及
应变缓和层，形成在所述基底半导体层上在所述发光器件的其中至少所述平坦发光结构形成的区域中，其中所述应变缓和层缓和所述基底半导体层与所述平坦发光结构之间的晶格失配。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述应变缓和层包括超晶格层。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述基底半导体层、所述3D发光结构和所述平坦发光结构包含基于GaN的材料，以及
其中所述应变缓和层包括基于GaN的超晶格层。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述平坦发光结构中的铟成分的原子百分比高于所述3D发光结构中的铟成分的原子百分比。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中由所述平坦发光结构产生的所述光的所述波长比由所述3D发光结构产生的所述光的所述波长长。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述3D发光结构包括产生彼此不同的波长的光的第一发光结构和第二发光结构。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其中所述第一发光结构和所述第二发光结构分别产生蓝光和绿光，以及
其中所述平坦发光结构产生红光。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中包含图案的掩模层进一步形成在所述基底半导体层上，
其中所述3D发光结构的第一导电类型半导体层通过所述图案生长在所述基底半导体层上，以及
其中所述图案包括孔图案或条纹图案。
9.根据权利要求8所述的发光器件，其中所述掩模层包括SiO2、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN和TiSiN当中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的发光器件，其中所述3D发光结构包括产生彼此不同的波长的光的第一发光结构和第二发光结构，
其中所述图案包括对应于所述第一发光结构的第一图案和对应于所述第二发光结构的第二图案，
其中所述第一图案包括第一孔图案或第一条纹图案，以及
其中所述第二图案包括第二孔图案或第二条纹图案。
11.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述第一图案和所述第二图案在尺寸和节距中的至少一个上不同。
12.根据权利要求11所述的发光器件，其中所述第二发光结构产生具有比所述第一发光结构的波长长的波长的光，以及
其中所述第二图案的节距大于所述第一图案的节距。
13.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述应变缓和层在所述基底半导体层上形成在一区域中，所述区域包括在其中形成所述平坦发光结构的区域和在其中形成所述3D发光结构的区域。
14.根据权利要求13所述的发光器件，其中包含图案的掩模层进一步形成在所述应变缓和层上，
其中所述3D发光结构的第一导电类型半导体层通过所述图案生长在所述应变缓和层上，以及
其中所述图案包括孔图案或条纹图案。
15.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述基底半导体层包括掺有第一导电类型杂质的GaN。
16.根据权利要求15所述的发光器件，其中所述3D发光结构包括基于GaN的发光结构，所述基于GaN的发光结构包括以3D形状形成的第一导电类型半导体层、包括多量子阱结构的覆盖所述第一导电类型半导体层的表面的有源层、以及覆盖所述有源层的第二导电类型半导体层。
17.根据权利要求15所述的发光器件，其中所述平坦发光结构包括基于GaN的发光结构，所述基于GaN的发光结构包括第一导电类型平坦半导体层、在所述第一导电类型平坦半导体层上包括多量子阱结构的平坦有源层、以及在所述平坦有源层上的第二导电类型平坦半导体层。
18.一种发光器件，包括：
基底半导体层；
在所述基底半导体层上的应变缓和层；
包括图案的掩模层，所述掩模层布置在所述应变缓和层上，所述图案包括孔图案或条状图案；
基于GaN的三维3D发光结构，包括：
第一导电类型半导体层，通过所述图案生长在所述应变缓和层上，所述第一导电类型半导体层包括包含至少一个半极性表面的表面，
有源层，包括覆盖所述第一导电类型半导体层的所述表面的多量子阱结构，以及
覆盖所述有源层的第二导电类型半导体层；以及
基于GaN的平坦发光结构，包括：
在所述应变缓和层上的第一导电类型平坦半导体层，
平坦有源层，生长在所述第一导电类型平坦半导体层的极性表面上，以及
在所述平坦有源层上的第二导电类型平坦半导体层。
19.根据权利要求18所述的发光器件，其中所述基底半导体层包括n-GaN层，以及
其中所述应变缓和层包括InGaN超晶格层。
20.根据权利要求18所述的发光器件，其中所述平坦发光结构中的铟成分的原子百分比高于所述3D发光结构中的铟成分的原子百分比。
21.根据权利要求18所述的发光器件，其中所述平坦发光结构产生具有比由所述3D发光结构产生的光的波长长的波长的光。
22.根据权利要求18所述的发光器件，其中所述3D发光结构包括产生彼此不同的波长的光的第一发光结构和第二发光结构。
23.根据权利要求22所述的发光器件，其中所述第一发光结构和所述第二发光结构分别产生蓝光和绿光，以及
其中所述平坦发光结构产生红光。
24.一种显示器，包括：
显示面板，包括多个根据权利要求1所述的发光器件、以及打开或关闭所述多个发光器件的驱动电路；以及
控制器，配置为根据图像信号将所述多个发光器件的开关信号输入到所述驱动电路。
25.一种电子设备，包括根据权利要求24所述的显示器。
26.根据权利要求25所述的电子设备，其中所述电子设备包括用于车辆的平视显示设备、移动设备、增强现实眼镜、标牌和可穿戴显示器中的任何一种。
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