CN205666251U - 一种自发白光发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种自发白光发光二极管结构，一种自发白光发光二极管，包括衬底、缓冲层、第一P型层、第一电子阻挡层、第一发光区、第二电子阻挡层、N型层、第三电子阻挡层，其中，所述第三电子阻挡层表面具有纳米柱阵列结构的第二发光区和第三发光区，所述第二发光区和第三发光区上分别有第二P型层和第三P型层；所述第一发光区、第二发光区和第三发光区的发光波长混合后形成白光。实现在单颗芯粒上，通过多个发光区结构实现红、绿、蓝色光的发射，进而实现单颗芯粒在无荧光粉参与的情况下自发白光。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种自发白光发光二极管结构。
背景技术
随着固态照明应用迅速发展，如何发出白光成为大家研究的重点，而在可见光光谱的波长范围380nm～760nm内，此范围中是没有白色光的光谱。因为白光不是单一波长的光，而是由多种单一波长光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可知，要使发光器件发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。
目前，LED 实现白光主要有：1、利用蓝色 LED 去激发黄色的荧光粉或利用绿色LED 去激发红色的荧光粉，日亚化学公司于 1996 年推出的白色 LED 即是属于此类，以蓝光激发荧光物质，其发出的光谱即为白光，优点是效率高、制备简单，不足之处是色温随角度变化，黄色荧光粉精准定量控制不易，造成光色偏蓝或偏黄现象；2、利用紫外 LED 激发红、绿、蓝三色荧光粉来产生白光，优点为显色性好、制备简单，不足在于目前LED 芯片效率较低，且尚无紫外光封装专用的透明树脂，使用寿命与品质都降低不少。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种自发白光发光二极管结构，在同一个发光二极管结构中包含多个发光单元，可发出红、绿和蓝三种色光，经混合后得到白光。
本实用新型的技术方案为：一种自发白光发光二极管，包括衬底、缓冲层、第一P型层、第一电子阻挡层、第一发光区、第二电子阻挡层、N型层、第三电子阻挡层，其中，所述第三电子阻挡层表面具有纳米柱阵列结构的第二发光区和第三发光区，所述第二发光区和第三发光区上分别有第二P型层和第三P型层；所述第一发光区、第二发光区和第三发光区的发光波长混合后形成白光。
优选的，所述第二发光区和第三发光区的纳米柱阵列直径不同，随着直径的增加，发光波长增大。
优选的，所述第二发光区和第三发光区的量子阱厚度大于所述第一发光区的量子阱厚度。
优选的，所述第二P型层和第三P型层表面均沉积有连续分布的透明导电层。
优选的，所述纳米柱阵列结构之间填充有透明导电柱。
优选的，所述透明导电柱的导电性能小于所述纳米柱阵列结构半导体层的导电性能。
优选的，所述所述第二发光区的纳米柱直径为50～80nm，发光波长为515~535nm。
优选的，所述第三发光区的纳米柱直径为800～900nm，发光波长为620~640nm。
优选的，所述第一发光区的发光波长为445~465nm。
优选的，所述第一P型层、第二P型层和第三P型层上分别连接有第一P电极、第二P电极和第三P电极；所述N型层上连接有N型电极。
本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型的发光二极管结构含有多个发光结构，其中部分发光结构为直径不同的纳米柱阵列结构，由于不同直径的纳米柱发出不同波长的光，因此调节纳米柱的直径进而调节发光波长，再配合另一发光结构的不同发光波长，实现在单颗芯粒上，通过多发光区结构实现红、绿和蓝三种色光的发射，进而实现单颗芯粒在无荧光粉参与的情况下自发白光。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1本实用新型具体实施方式之发光二极管结构示意图。
图2本实用新型具体实施方式之发光二极管制备过程结构示意图一。
图3本实用新型具体实施方式之发光二极管制备过程结构示意图二。
附图标注：100.衬底；200.缓冲层；310.第一P型层；320.连续P型层；321第二P型层；322.第三P型层；3111.第一P电极；3211.第二P电极；3221.第三P电极；410.第一电子阻挡层；420.第二电子阻挡层；430.第三电子阻挡层；510.第一发光区；520.连续发光层；521.第二发光区；522.第三发光区；600.N型层；611.N电极；710.透明导电柱；800.透明导电层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本实施例在一个发光器件上同时具备三个发光区，其发光波长分别为蓝光波段445~465nm，绿光波段515~53nm和红光波段620~640nm，此三种波长混合后形成白光，从而在不使用荧光粉的条件下实现白光的发射，扩大了器件的使用范围。
具体为，参看附图1，一种自发白光发光二极管结构，包括衬底100、缓冲层200、第一P型层310、第一电子阻挡层410、第一发光区510、第二电子阻挡层420、N型层600、第三电子阻挡层430，其中，第三电子阻挡层430表面具有纳米柱阵列结构的第二发光区521和第三发光区522，而第二发光区521和第三发光区522上则分别有第二P型层321和第三P型层322。且第一P型层310、第二P型层321和第三P型层322上分别连接有第一P电极3111、第二P电极3211和第三P电极3221，N型层600上连接有N型电极611。
本实施例中，设计第一发光区510的发光波长为蓝光波段，具体为445~465nm，其第一发光区510中阱层厚度为2~4nm，铟组份为10%~20%。而第二发光区521和第三发光区522的形成步骤如下，参看附图2和3：首先于第三电子阻挡层430表面沉积连续发光层520，连续发光层520（即第二发光区521和第三发光区522）的阱层厚度及铟组份均大于第一发光区510的阱层厚度及铟组份，其阱层厚度为3~5nm：铟组份为20%~35%，随后在连续发光层520表面沉积连续P型层320，接着进行刻蚀作业，在第三电子阻挡层430表面形成纳米柱阵列结构，其蚀刻深度为连续发光层520和连续P型层320的厚度之和。蚀刻形成的纳米柱阵列具有两种不同尺寸的直径，即分别形成第二发光区521、第二P型层321和第三发光区522、第三P型层322。因为随着直径的增加，发光波长增大，故本实施例中选择第二发光区521的纳米柱直径为50～80nm，发光波长为515~535nm的绿光；第三发光区522的纳米柱直径为800～900nm，发光波长为620~640nm的红光，其与第一发光区510的蓝光混合后形成白光，从而实现本实用新型的自发白光的功能。同时蚀刻暴露出部分N型层600和部分第一P型层310，以供后续制备N型电极611和第一P型电极3111（参看附图1）。
本实施例在相邻纳米柱之间填充有透明导电柱710，且透明导电柱710的导电性能小于所述纳米柱阵列结构半导体层的导电性能，保证器件通入电源后，电流流经纳米柱阵列结构的半导体层，从而实现电子空穴的有效复合；同时同名导电柱710减小第二发光区521和第三发光区522内部电阻，并使电流在此层内部具有较好的横向扩展，有利于降低后续器件的电压以及提高抗静电性能，最终有利于发光二极管的光萃取。为了减小第二P电极3211和第三P电极3221的接触电阻，本实施例同时在第二P型层321和第三P型层322表面沉积有连续分布的透明导电层800，所述透明导电层800可选用ITO材料。
很明显地，本实用新型的内容不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本实用新型构思的所有可能的实施方式。
Claims (10)
1.一种自发白光发光二极管，包括衬底、缓冲层、第一P型层、第一电子阻挡层、第一发光区、第二电子阻挡层、N型层、第三电子阻挡层，其特征在于：所述第三电子阻挡层表面具有纳米柱阵列结构的第二发光区和第三发光区，所述第二发光区和第三发光区上分别有第二P型层和第三P型层；所述第一发光区、第二发光区和第三发光区的发光波长混合后形成白光。
2.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第二发光区和第三发光区的纳米柱阵列直径不同，随着直径的增加，发光波长增大。
3.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第二发光区和第三发光区的量子阱厚度大于所述第一发光区的量子阱厚度。
4.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第二P型层和第三P型层表面均沉积有连续分布的透明导电层。
5.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述纳米柱阵列结构之间填充有透明导电柱。
6.根据权利要求5所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述透明导电柱的导电性能小于所述纳米柱阵列结构半导体层的导电性能。
7.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第二发光区的纳米柱直径为50～80nm，发光波长为515~535nm。
8.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第三发光区的纳米柱直径为800～900nm，发光波长为620~640nm。
9.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第一发光区的发光波长为445~465nm。
10.根据权利要求1所述的一种自发白光发光二极管，其特征在于：所述第一P型层、第二P型层和第三P型层上分别连接有第一P电极、第二P电极和第三P电极；所述N型层上连接有N型电极。
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