一種led及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種LED，在襯底上生長(zhǎng)外延層，在外延層上制作可變電阻率的透明導(dǎo)電層，在透明導(dǎo)電層上制作P電極，而在外延層上制作N電極；透明導(dǎo)電層由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料構(gòu)成，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1:0.01?1:1組成，高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧樹(shù)脂、聚乙烯、偏二氟乙烯中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨烯、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種。本發(fā)明還公開(kāi)所述LED制造方法。本發(fā)明可以解決LED芯片在恒壓驅(qū)動(dòng)模式下所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流隨溫度的上升而急劇升高的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種LED及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及LED技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種LED及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，LED的驅(qū)動(dòng)模式有恒壓驅(qū)動(dòng)和恒流驅(qū)動(dòng)兩種:其中，恒壓驅(qū)動(dòng)模式的弊端在于:如圖1所示，當(dāng)LED的結(jié)溫從Tl上升到T2時(shí)，由于半導(dǎo)體的禁帶寬度會(huì)隨著溫度的上升而變小，因此LED的開(kāi)啟電壓也會(huì)相應(yīng)的變小，即圖1所示的1-V曲線會(huì)向左平移。若LED的驅(qū)動(dòng)電壓保持為V，則當(dāng)LED的結(jié)溫從TI上升到T2時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流將會(huì)從11上升至IJI2，從而導(dǎo)致LED芯片在恒壓驅(qū)動(dòng)模式下所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流隨溫度的上升而急劇升高，造成LED亮度不均甚至燒毀等現(xiàn)象。
[0003]有鑒于此，本發(fā)明研發(fā)出一種克服恒壓驅(qū)動(dòng)模式缺陷的LED及其制造方法，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種LED及其制造方法，以解決LED芯片在恒壓驅(qū)動(dòng)模式下所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流隨溫度的上升而急劇升高的問(wèn)題。
[0005]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
一種LED，在襯底上生長(zhǎng)外延層，在外延層上制作可變電阻率的透明導(dǎo)電層，在透明導(dǎo)電層上制作P電極，而在外延層上制作N電極;透明導(dǎo)電層由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料構(gòu)成，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1:0.01-1:1組成，高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、娃氧樹(shù)脂、聚乙稀、偏二氟乙稀中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨稀、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種。
[0006]進(jìn)一步，高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比為1:0.1-1:0.5。
[0007]進(jìn)一步，透明導(dǎo)電層的厚度為1-5000A。
[0008]進(jìn)一步，透明導(dǎo)電層的厚度為50-3000A。
[0009]一種LED制造方法，包括以下步驟:
一，在襯底上生長(zhǎng)外延層；
二，經(jīng)光刻和蝕刻，在外延層上制作臺(tái)面；
三，將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料均勻涂布在外延層上，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1:0.01-1:1所組成，高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧樹(shù)脂、聚乙稀、偏二氟乙稀中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨稀、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種；
四，將外延片加熱使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料固化；
五，固化后的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，經(jīng)光刻和蝕刻，形成可變電阻率的透明導(dǎo)電層；
六，經(jīng)光刻、蒸鍍、合金過(guò)程制作電極；
七，對(duì)襯底研磨拋光，然后將外延片切割成獨(dú)立的發(fā)光二極管器件。
[0010]進(jìn)一步，步驟三中，通過(guò)旋涂或者噴涂的方法將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料均勻涂布在外延層上。
[0011 ]進(jìn)一步，步驟四中，將外延片放置于烘箱中或者熱板上加熱使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料固化。
[0012]進(jìn)一步，高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比為1:0.1-1:0.5。
[0013]進(jìn)一步，透明導(dǎo)電層的厚度為1-5000A。
[0014]進(jìn)一步，透明導(dǎo)電層的厚度為50-3000A。
[0015]采用上述方案后，本發(fā)明具有可變電阻率的透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)電層由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料構(gòu)成，其電阻率隨溫度的上升而升高。該透明導(dǎo)電層的電阻率變化能夠?yàn)長(zhǎng)ED芯片增加額外的串聯(lián)電阻，從而使在恒壓驅(qū)動(dòng)模式下工作的LED芯片能夠在結(jié)溫上升時(shí)仍然保持穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)LED恒壓驅(qū)動(dòng)模式的1-V曲線圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的LED電阻率隨溫度變化曲線圖；
圖4是本發(fā)明的1-V曲線圖。
[0017]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
襯底I外延層2
透明導(dǎo)電層3 P電極41 N電極42。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0019]參閱圖2至圖4所示，本發(fā)明揭示的一種LED，在襯底I上生長(zhǎng)外延層2，在外延層2上制作可變電阻率的透明導(dǎo)電層3，在透明導(dǎo)電層3上制作P電極41，而在外延層2上制作N電極42 ο
[0020]透明導(dǎo)電層3由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料構(gòu)成，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1:0.01-1:1組成，優(yōu)選為高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比為1:0.1-1:0.5。透明導(dǎo)電層3的厚度為1-5000A，優(yōu)選為透明導(dǎo)電層3的厚度為50-3000A。
[0021]高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧樹(shù)脂、聚乙烯、偏二氟乙烯中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨烯、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種。
[0022]如圖3所示，由于導(dǎo)電填料的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高分子基體材料的熱膨脹系數(shù)，隨著溫度的升高，高分子基體的體積隨溫度發(fā)生熱膨脹，而導(dǎo)電填料的熱膨脹卻幾乎可以忽略不計(jì)，在宏觀上就表現(xiàn)為導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)下降，等效于導(dǎo)電填料被“稀釋”，從而導(dǎo)致該復(fù)合材料的電阻率急劇升高，產(chǎn)生強(qiáng)烈的正溫度系數(shù)(PTC)效應(yīng)，Tc即為該材料的居里溫度。通過(guò)選擇不同的高分子基體材料和導(dǎo)電填料，以及改變高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比，可以使所述可變電阻率的透明導(dǎo)電層3的居里溫度落在LED的工作溫度范圍內(nèi)。進(jìn)一步，所述可變電阻率的透明導(dǎo)電層3的居里溫度落在20-200°C的溫度范圍內(nèi)。[0023 ] 如圖4所示，所述具有可變電阻率透明導(dǎo)電層LED的1-V曲線。當(dāng)LED的結(jié)溫為T(mén)I時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流分別為V和I。當(dāng)LED的結(jié)溫由Tl上升至T2時(shí)，由于半導(dǎo)體的禁帶寬度會(huì)隨著溫度的上升而變小，因此LED的開(kāi)啟電壓也會(huì)相應(yīng)的變小，S卩T2所對(duì)應(yīng)的1-V曲線的開(kāi)啟電壓相比于Tl所對(duì)應(yīng)的1-V曲線的開(kāi)啟電壓向左平移。由于透明導(dǎo)電層3的電阻率隨溫度的上升而升高，相當(dāng)于為L(zhǎng)ED芯片增加了額外的串聯(lián)電阻，因此T2所對(duì)應(yīng)的1-V曲線在開(kāi)啟電壓變小的同時(shí)其斜率也相應(yīng)地變小(相當(dāng)于串聯(lián)電阻變大)。因此，所述具有可變電阻率透明導(dǎo)電層3的LED在結(jié)溫由Tl上升至T2時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流仍然能夠穩(wěn)定在V和I處，從而避免了 LED芯片在恒壓驅(qū)動(dòng)模式下所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流隨溫度的上升而急劇升高的問(wèn)題。
[0024]本發(fā)明還公開(kāi)一種LED制造方法，包括以下步驟:
一，在襯底I上生長(zhǎng)外延層2。
[0025]二，經(jīng)光刻和蝕刻，在外延層2上制作臺(tái)面。
[0026]三，通過(guò)旋涂或者噴涂的方法將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料均勻涂布在外延層2上，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1:0.01-1:1所組成，高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧樹(shù)脂、聚乙烯、偏二氟乙烯中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨烯、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種。高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比優(yōu)選為1:0.1-1:0.5。
[0027]四，將外延片放置于烘箱中或者熱板上加熱使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料固化。
[0028]五，固化后的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，經(jīng)光刻和蝕刻，形成可變電阻率的透明導(dǎo)電層3。
[0029 ]六，經(jīng)光刻、蒸鍍、合金過(guò)程制作電極。
[0030]七，對(duì)襯底研磨拋光，然后將外延片切割成獨(dú)立的發(fā)光二極管器件。
實(shí)施例
[0031]使用環(huán)氧樹(shù)脂作為高分子基體材料，氧化銦錫(ITO)作為導(dǎo)電填料，按照1:0.4的體積比均勻混合，制成導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。通過(guò)旋涂的方法將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料均勻涂布在外延層上。然后將外延片放置于烘箱中，在110°c下固化10分鐘。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的光刻和蝕刻過(guò)程，形成可變電阻率的透明導(dǎo)電層，其厚度為1200A。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的光刻、蒸鍍、合金過(guò)程，制作金屬電極。最后對(duì)襯底進(jìn)行研磨拋光，將外延片切割成面積約為120000 um2的獨(dú)立的發(fā)光二極管器件。本實(shí)施例所述可變電阻率的透明導(dǎo)電層的居里溫度Tc約為100°C，其在室溫下的電阻率約為50 Ω cm，在120 °C溫度下的電阻率約為1000 Ω cm。當(dāng)LED芯片的結(jié)溫從室溫上升到120°C時(shí)，所述可變電阻率的透明導(dǎo)電層的電阻率也同時(shí)上升了 20倍。該LED芯片在室溫和120 °C時(shí)均能夠穩(wěn)定工作在3V的恒定驅(qū)動(dòng)電壓下，其所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流在室溫和120°C時(shí)均穩(wěn)定在10mA。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本案設(shè)計(jì)的限制，凡依本案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED，在襯底上生長(zhǎng)外延層，在外延層上制作可變電阻率的透明導(dǎo)電層，在透明導(dǎo)電層上制作P電極，而在外延層上制作N電極;其特征在于:透明導(dǎo)電層由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料構(gòu)成，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1: 0.01-1:1組成，高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧樹(shù)脂、聚乙烯、偏二氟乙烯中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨烯、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種。2.如權(quán)利要求1所述的一種LED，其特征在于:高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比為1:0.1-1:0.5ο3.如權(quán)利要求1或2所述的一種LED，其特征在于:透明導(dǎo)電層的厚度為1-5000Α。4.如權(quán)利要求3所述的一種LED，其特征在于:透明導(dǎo)電層的厚度為50-3000A。5.一種LED制造方法，其特征在于:包括以下步驟: 一，在襯底上生長(zhǎng)外延層； 二，經(jīng)光刻和蝕刻，在外延層上制作臺(tái)面； 三，將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料均勻涂布在外延層上，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料由高分子基體材料和導(dǎo)電填料按體積比為1:0.01-1:1所組成，高分子基體材料為環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧樹(shù)脂、聚乙稀、偏二氟乙稀中的一種，導(dǎo)電填料為炭黑、石墨稀、碳納米管、金屬顆粒、金屬纖維、金屬氧化物顆粒中的一種或幾種； 四，將外延片加熱使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料固化； 五，固化后的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，經(jīng)光刻和蝕刻，形成可變電阻率的透明導(dǎo)電層； 六，經(jīng)光刻、蒸鍍、合金過(guò)程制作電極； 七，對(duì)襯底研磨拋光，然后將外延片切割成獨(dú)立的發(fā)光二極管器件。6.如權(quán)利要求5所述的一種LED制造方法，其特征在于:步驟三中，通過(guò)旋涂或者噴涂的方法將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料均勻涂布在外延層上。7.如權(quán)利要求5或6所述的一種LED制造方法，其特征在于:步驟四中，將外延片放置于烘箱中或者熱板上加熱使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料固化。8.如權(quán)利要求5或6所述的一種LED制造方法，其特征在于:高分子基體材料和導(dǎo)電填料的體積比為1:0.1-1:0.5。9.如權(quán)利要求5或6所述的一種LED制造方法，其特征在于:透明導(dǎo)電層的厚度為1-5000Ao10.如權(quán)利要求9所述的一種LED制造方法，其特征在于:透明導(dǎo)電層的厚度為50-3000Ao
【文檔編號(hào)】H01L33/02GK105932122SQ201610426653
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】陳凱軒, 周弘毅, 鄔新根, 李俊賢, 王新華
【申請(qǐng)人】廈門(mén)乾照光電股份有限公司