本發(fā)明涉及l(fā)ed制造，具體涉及一種復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、led行業(yè)的芯片尺寸從單一的照明需求演變?yōu)閷?duì)舒適光的品質(zhì)需求。氮化鎵作為led的重要制備材料，長(zhǎng)期以來只能出射單峰波長(zhǎng)。而單峰波不但具有能量高，而且舒適性差的問題。

2、目前，行業(yè)中解決這類舒適光譜的方法一般常用的方法是采用多顆不同波長(zhǎng)的芯片進(jìn)行組合匹配實(shí)現(xiàn)，而本發(fā)明不需要多顆芯片組合就可以通過一顆芯片出射不同的光譜，可以有效解決在照明、顯示等等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)難題，同時(shí)可以降低成本。

3、綜上所述，急需一種結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)且能提高光品質(zhì)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)且能提高光品質(zhì)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法，該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)采用了復(fù)合發(fā)光的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅可以按照要求出射對(duì)應(yīng)的峰波，而且還能夠解決舒適性問題，提高光品質(zhì)，并且可以達(dá)到批量產(chǎn)業(yè)化的要求。技術(shù)方案如下：

2、一種復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括襯底材料層；所述襯底材料層上設(shè)有緩沖層；所述緩沖層上設(shè)有第一導(dǎo)電層；所述第一導(dǎo)電層上設(shè)有量子阱結(jié)構(gòu)層；所述量子阱結(jié)構(gòu)層上設(shè)有第二導(dǎo)電層；所述第二導(dǎo)電層上設(shè)有透明接觸層；沿襯底材料層至透明接觸層方向，所述量子阱結(jié)構(gòu)層包括量子阱單元，所述量子阱單元包括順次設(shè)置的第一多量子阱層、第二多量子阱層、第三多量子阱層以及第四多量子阱層，所述第一多量子阱層的禁帶寬度為eg1，所述第二多量子阱層的禁帶寬度為eg2，所述第三多量子阱層的禁帶寬度為eg3，所述第四多量子阱層的禁帶寬度為eg4，且eg2<?eg1<?eg3<?eg4。eg1在電流作用下本身能夠?qū)崿F(xiàn)電致發(fā)光，eg3和/或eg4能實(shí)現(xiàn)對(duì)eg2的光致發(fā)光。

3、優(yōu)選的，所述eg2的出射光的出射波長(zhǎng)為大于等于400nm的光。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述eg2對(duì)應(yīng)的出射光為500-550nm的綠光或470-500nm的藍(lán)光。

4、優(yōu)選的，所述eg1的出射光的出射波長(zhǎng)為440-470nm。

5、優(yōu)選的，所述eg3的出射光的出射波長(zhǎng)為255-440nm，所述eg4的出射光的出射波長(zhǎng)為250-435nm，且eg4與eg3的波長(zhǎng)差在5-30nm之間。

6、優(yōu)選的，所述量子阱結(jié)構(gòu)層包括重疊設(shè)置的2-20個(gè)量子阱單元。

7、優(yōu)選的，所述第一多量子阱層、第二多量子阱層、第三多量子阱層以及第四多量子阱層的材料均為algan和/或ingan。

8、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：

9、本發(fā)明復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的襯底材料層、緩沖層、第一導(dǎo)電層、量子阱結(jié)構(gòu)層、第二導(dǎo)電層以及透明接觸層，且沿襯底材料層至透明接觸層方向，所述量子阱結(jié)構(gòu)層包括量子阱單元，所述量子阱單元包括順次設(shè)置的第一多量子阱層、第二多量子阱層、第三多量子阱層以及第四多量子阱層，第一多量子阱層、第二多量子阱層、第三多量子阱層以及第四多量子阱層的禁帶寬度為eg1、eg2、eg3和eg4，且eg2<?eg1<?eg3<eg4。通過獨(dú)特量子阱的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)可控的電致發(fā)光和光致發(fā)光光譜組合而成的復(fù)合多波長(zhǎng)出光，并且光譜連續(xù)性好，解決了行業(yè)led芯片只能出射單一波長(zhǎng)的問題，詳細(xì)機(jī)理如下：（1）本發(fā)明的設(shè)計(jì)核心是eg1、eg2、eg3、eg4可以獨(dú)立自主的實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光的同時(shí)，還可以通過光致發(fā)光（即eg3和/或eg4能實(shí)現(xiàn)對(duì)eg2的光致發(fā)光，其中以電致發(fā)光為主）；（2）本發(fā)明多量子阱層的生長(zhǎng)是連續(xù)的，其規(guī)律必須是eg2<?eg1<?eg3<?eg4，其設(shè)計(jì)內(nèi)涵主要是通過改變電子和空穴在不同量子阱的分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不同禁帶寬度下的出射波長(zhǎng)不同；（3）與現(xiàn)有技術(shù)中其他光致發(fā)光不同的地方在于：本發(fā)明并不是通過一顆led芯片的波長(zhǎng)去激發(fā)另外一層材料發(fā)光（及量子阱不連續(xù)）或者激發(fā)另外一顆led芯片發(fā)光，而是在量子阱連續(xù)生長(zhǎng)完成后，通過量子阱內(nèi)部禁帶寬度來實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部高能帶激發(fā)低能帶發(fā)光，是量子阱內(nèi)部相互作用，這個(gè)過程中電致發(fā)光起主要作用，除此之外，本發(fā)明的量子阱之間無其他外延結(jié)構(gòu)層（如p型摻雜gan層等），結(jié)合多量子阱層的禁帶寬度滿足eg2<?eg1<?eg3<?eg4，每個(gè)禁帶寬度都可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光。

10、本發(fā)明還公開一種如上述的復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：

11、步驟一、在襯底材料層上依次生長(zhǎng)緩沖層和第一導(dǎo)電層；

12、步驟二、在所述第一導(dǎo)電層上生長(zhǎng)量子阱結(jié)構(gòu)層，具體包括：

13、先在第一導(dǎo)電層上生長(zhǎng)第一多量子阱層，第一多量子阱層的禁帶寬度eg1的對(duì)應(yīng)出射波長(zhǎng)為440-470nm；

14、在第一多量子阱層上生長(zhǎng)第二多量子阱層，第二多量子阱層的禁帶寬度eg2的對(duì)應(yīng)出射波長(zhǎng)為500-550nm或470-500nm；

15、在第二多量子阱層上生長(zhǎng)第三多量子阱層，第三多量子阱層的禁帶寬度eg3的對(duì)應(yīng)出射波長(zhǎng)為255-440nm；

16、在第三多量子阱層上生長(zhǎng)第四多量子阱層，第四多量子阱層的禁帶寬度eg4的對(duì)應(yīng)出射波長(zhǎng)為250-435nm；

17、步驟三、在第四多量子阱層上生長(zhǎng)第二導(dǎo)電層；

18、步驟四、在所述第二導(dǎo)電層上生長(zhǎng)透明接觸層。

19、優(yōu)選的，還包括通過芯片工藝完成p電極、n電極以及透明絕緣層的制備。

20、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括襯底材料層（1）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子阱結(jié)構(gòu)層（4）包括重疊設(shè)置的2-20個(gè)量子阱單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一多量子阱層（4.1）、第二多量子阱層（4.2）、第三多量子阱層（4.3）以及第四多量子阱層（4.4）的材料均為algan和/或ingan。

4.一種如根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.如根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，還包括通過芯片工藝完成p電極、n電極以及透明絕緣層的制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及LED制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法。該復(fù)合多光譜發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的襯底材料層、緩沖層、第一導(dǎo)電層、量子阱結(jié)構(gòu)層、第二導(dǎo)電層以及透明接觸層，量子阱結(jié)構(gòu)層包括量子阱單元，量子阱單元包括順次設(shè)置的第一多量子阱層、第二多量子阱層、第三多量子阱層以及第四多量子阱層，禁帶寬度分別為Eg1、Eg2、Eg3和Eg4，且Eg2<Eg1<Eg3<Eg4。通過獨(dú)特的量子阱設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可控的電致發(fā)光和光致發(fā)光光譜組合而成的復(fù)合多波長(zhǎng)出光，并且光譜連續(xù)性好，解決了行業(yè)LED芯片只能出射單一波長(zhǎng)的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周智斌,季輝,李超,黃仁義,周佐華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湘能華磊光電股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9