一种白光光源的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种白光光源的制备方法，该方法包括如下步骤：在衬底上外延激光器结构；掩膜光刻刻蚀掉有源区以外的多量子阱区；沉积一层介质膜，利用光刻掩膜开光栅窗口，干法刻蚀多量子阱层；利用激光束全息曝光形成光栅；外延上波导层、生长p型层；光刻成单脊条形；光刻点隔离区域，沉积介质膜材料，利用离子注入技术形成高阻区；溅射P面电极和N面电极，实现上下电极结构；将激光器烧结在热沉和基板上，封装到管壳上；将红、黄荧光粉与硅胶混合并在一定温度下烘烤固化在光学仪器上；利用激光激发荧光粉，然后混合成白光。利用本发明专利技术方法，不但可以制备高效率、长寿命的激光白光光源，而且色温和显色指数可以调节。

Preparation method of white light source

The invention discloses a preparation method of white light source, the method comprises the following steps: the substrate epitaxial laser structure; photolithography etching multi quantum well active region outside the area; depositing a layer of dielectric film, the mask opening window using grating lithography, dry etching multi quantum well layer by laser; beam forming holographic grating; on the epitaxial growth of P type waveguide layer, layer; lithography into single ridge waveguide; lithography point isolation region, depositing a dielectric film material, formed by ion implantation of high resistivity zone; surface sputtering of P electrode and the N electrode surface, realizing the electrode structure; the laser sintering in the heat sink and the substrate on the package to the shell; the red and yellow fluorescent powder mixed with silica gel and baking at a certain temperature in the curing of optical instruments; using laser excited fluorescence powder, then mixed into white light. The laser light source with high efficiency and long life can be prepared by using the method of the invention, and the color temperature and the color rendering index can be adjusted.

【技术实现步骤摘要】
一种白光光源的制备方法
本专利技术涉及白光光源的制备方法。
技术介绍
目前在半导体照明领域，白光光源一般由两种方式得到，一种是：采用发光二极管(蓝光、紫外)作为光源，在发光二极管上覆盖荧光粉材料。利用发光二极管辐射出来的光激发荧光粉，荧光粉产生的光与发光二极管的光进行混合，形成白光；另外一种是采用红、绿、蓝三色发光二极管直接混色形成白光。发光二极管形成的白光光源，虽然在发光效率、寿命以及维护等方面优于传统的照明光源(白炽灯、日光灯等)，但是发光二极管也存在在大电流工作条件下功率衰退的现象，发光效率对散热工程的依赖较大。激光激发白光效率高，较发光二极管节能50％以上。目前激光白光主要以蓝光或紫外光激光器激发红、黄光荧光粉合成白光，另外一种方式是红色、蓝色以及绿色激光器三色混合白光。目前激光激发白光光源显色指数较低，色温不可调，这对于进一步发展激光白光照明是个瓶颈。因此本专利技术采用蓝光或紫外光激光器，结合波长可调的特性，激发荧光粉制备激光白光光源，实现色温可调。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足之处，本专利技术解决的问题为：提供一种波长可调的激光白光光源，实现白光色温以及显色指数可调的制备方法。为解决上述问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种白光光源的制备方法，包括步骤如下：a、制备激光器芯片：a1、选取衬底，在衬底向上外延源区结构，源区结构从下而上依次设置n型氮化镓层、下波导层、下非掺杂氮化镓层、多量子阱层；a2、在多量子阱层表面溅射介质膜，掩膜光刻，利用干法刻蚀方法对多量子阱层进行刻蚀，使下非掺杂氮化镓层和多量子阱层形成台阶结构；a3、在下非掺杂氮化镓层上掩膜光刻出光栅区窗口，在光栅区窗口利用激光全息曝光技术制备光栅区；a4、在下非掺杂氮化镓层的光栅区上外延覆盖铟镓氮层；a5、清洗多量子阱层表面的介质膜，在铟镓氮层上方依次外延上非掺杂氮化镓层、上波导层、p型氮化镓接触层；a6、在衬底上方掩膜光刻出单脊条形结构，利用干法刻蚀法在单脊条形的上端形成高阻隔离区，高阻隔离区为凹槽结构；溅射介质膜，腐蚀掉高阻隔离区的介质膜，利用离子注入方法在高阻隔离区形成高阻；在单脊条形上端高阻隔离区的两侧开出p型电极窗口，在p型电极窗口上溅射p面电极；高阻隔离区一侧为p面电极的有源区电极，另一侧为p面电极的波长调谐区电极；a7、从衬底上加工出激光器芯片；对激光器芯片底部，即n型氮化镓层底部溅射n面电极；沿着半导体晶体材料解理面对激光器芯片进行解理，制备出整个激光器芯片；b、将制备好的激光器芯片利用金属共晶焊技术置于高散热的基板上，将基板固定在激光器管壳上；c、将激光器发出的点光源通过光学仪器组件进行扩散至面光源，然后激发荧光粉形成白光，通过对注入到p面电极为波长调谐区电极进行改变，实现白光色温和显色指数的调整。进一步，所述的步骤a1中的衬底为蓝宝石、碳化硅、硅其中一种。进一步，采用蓝宝石作为衬底时，利用激光剥离技术把激光器芯片进行分离；采用n型碳化硅或硅作为衬底时，利用物理减薄工艺得到激光器芯片。进一步，所述的步骤a6中的p面电极上端形成一个高阻隔离区；高阻隔离区一侧为p面电极为有源区电极，高阻隔离区另一侧为p面电极为波长调谐区电极。进一步，所述的步骤a6中的p面电极上端形成两个高阻隔离区；两个高阻隔离区的中间为有源区电极，两个高阻隔离区的外侧为波长调谐区电极。进一步，所述有源区电极长度300～1000μm，波长调谐区电极的长度100～250μm，高阻隔离区长度30～50μm；单脊条形宽度5μm。进一步，所述的介质膜为二氧化硅或氮化硅。进一步，所述的步骤b基板由铝或铜金属材料制成。进一步，所述步骤a4中的铟镓氮层的厚度30～80nm，禁带宽度大于多量子阱层的禁带宽度。进一步，所述步骤a3光栅区窗口长度为100～300μm。本专利技术的有益效果1、本专利技术的制备方法集成有源区电极和波长调谐区电极，可将p面电极分2个区域，一个电极区域提供有源区足够的增益，一个电极区域提供波长的连续可调，利用激射波长的连续可调，可以调节激射波长，使得激发荧光粉的光谱效率发生偏移，从而调节白光光源的色温以及显色指数，同时增加了波导耦合系数，提高了器件的性能和成品率。激光器与荧光粉通过光学器件形成非成像光学系统，激发荧光粉形成白光。2、激光器与固化荧光粉非直接接触，避免激光束能量集中导致的荧光粉受热。3、半导体激光器的响应速度快，可以快速调节到所需的色温以及显色指数。附图说明图1为本专利技术步骤a1的结构示意图。图2为本专利技术步骤a2的结构示意图。图3为本专利技术步骤a3的结构示意图。图4为本专利技术步骤a4的结构示意图。图5为本专利技术步骤a5的结构示意图。图6为本专利技术步骤a6的结构示意图。图7为本专利技术步骤c的结构示意图。图8为本专利技术p面电极实施例3的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本
技术实现思路
作进一步详细说明。实施例1一种白光光源的制备方法，如图1至7所示，包括步骤如下：a、制备激光器芯片：a1、选取衬底1，衬底为蓝宝石，在衬底1向上外延源区结构，源区结构从下而上依次设置n型氮化镓层2、下波导层3、下非掺杂氮化镓层4、多量子阱层5；a2、在多量子阱层5表面溅射介质膜6，介质膜6为二氧化硅或氮化硅，掩膜光刻，利用干法刻蚀方法对多量子阱层5进行刻蚀，使下非掺杂氮化镓层4和多量子阱层5形成台阶结构；a3、在下非掺杂氮化镓层4上掩膜光刻出光栅区窗口，光栅区窗口长度为100～300μm，在光栅区窗口利用激光全息曝光技术制备光栅区7；a4、在下非掺杂氮化镓层4的光栅区7上外延覆盖铟镓氮层8；铟镓氮层8的厚度30～80nm，禁带宽度大于多量子阱层5的禁带宽度；a5、清洗多量子阱层5表面的介质膜6，在铟镓氮层8上方依次外延上非掺杂氮化镓层9、上波导层10、p型氮化镓接触层11；a6、在衬底1上方掩膜光刻出单脊条形结构，利用干法刻蚀法在单脊条形的上端形成高阻隔离区12，高阻隔离区12为凹槽结构；溅射介质膜13，腐蚀掉高阻隔离区12的介质膜13，利用离子注入方法在高阻隔离区12形成高阻；在单脊条形上端高阻隔离区12的两侧开出p型电极窗口，在p型电极窗口上溅射p面电极；高阻隔离区12一侧为p面电极的有源区电极14，另一侧为p面电极的波长调谐区电极15；本实施例p面电极上端形成一个高阻隔离区12；高阻隔离区12一侧为p面电极为有源区电极14，高阻隔离区12另一侧为p面电极为波长调谐区电极15；有源区电极14长度300～1000μm，波长调谐区电极15的长度100～250μm，高阻隔离区12长度30～50μm；单脊条形宽度5μm；a7、从衬底1上加工出激光器芯片，具体可利用激光剥离技术把激光器芯片进行分离；对激光器芯片底部，即n型氮化镓层2底部溅射n面电极16；沿着半导体晶体材料解理面对激光器芯片进行解理，制备出整个激光器芯片；b、将制备好的激光器芯片利用金属共晶焊技术置于高散热的基板17上，基板17由铝或铜金属材料制成，将基板17固定在激光器管壳上；c、将激光器发出的点光源通过光学仪器组件18进行扩散至面光源，然后激发荧光粉19形成白光，通过对注入到p面电极为波长调谐区电极15进行改变，实现白光色温和显色指数的调整。本专利技术的激光器为半导体激光器，为蓝光或者紫外激光器。实施例2一种白光光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光光源的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：a、制备激光器芯片：a1、选取衬底(1)，在衬底(1)向上外延源区结构，源区结构从下而上依次设置n型氮化镓层(2)、下波导层(3)、下非掺杂氮化镓层(4)、多量子阱层(5)；a2、在多量子阱层(5)表面溅射介质膜(6)，掩膜光刻，利用干法刻蚀方法对多量子阱层(5)进行刻蚀，使下非掺杂氮化镓层(4)和多量子阱层(5)形成台阶结构；a3、在下非掺杂氮化镓层(4)上掩膜光刻出光栅区窗口，在光栅区窗口利用激光全息曝光技术制备光栅区(7)；a4、在下非掺杂氮化镓层(4)的光栅区(7)上外延覆盖铟镓氮层(8)；a5、清洗多量子阱层(5)表面的介质膜(6)，在铟镓氮层(8)上方依次外延上非掺杂氮化镓层(9)、上波导层(10)、p型氮化镓接触层(11)；a6、在衬底(1)上方掩膜光刻出单脊条形结构，利用干法刻蚀法在单脊条形的上端形成高阻隔离区(12)，高阻隔离区(12)为凹槽结构；溅射介质膜(13)，腐蚀掉高阻隔离区(12)的介质膜(13)，利用离子注入方法在高阻隔离区(12)形成高阻；在单脊条形上端高阻隔离区(12)的两侧开出p型电极窗口，在p型电极窗口上溅射p面电极；高阻隔离区(12)一侧为p面电极的有源区电极(14)，另一侧为p面电极的波长调谐区电极(15)；a7、从衬底(1)上加工出激光器芯片；对激光器芯片底部，即n型氮化镓层(2)底部溅射n面电极(16)；沿着半导体晶体材料解理面对激光器芯片进行解理，制备出整个激光器芯片；b、将制备好的激光器芯片利用金属共晶焊技术置于高散热的基板(17)上，将基板(17)固定在激光器管壳上；c、将激光器发出的点光源通过光学仪器组件(18)进行扩散至面光源，然后激发荧光粉(19)形成白光，通过对注入到p面电极为波长调谐区电极(15)进行改变，实现白光色温和显色指数的调整。...

【技术特征摘要】
1.一种白光光源的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：a、制备激光器芯片：a1、选取衬底(1)，在衬底(1)向上外延源区结构，源区结构从下而上依次设置n型氮化镓层(2)、下波导层(3)、下非掺杂氮化镓层(4)、多量子阱层(5)；a2、在多量子阱层(5)表面溅射介质膜(6)，掩膜光刻，利用干法刻蚀方法对多量子阱层(5)进行刻蚀，使下非掺杂氮化镓层(4)和多量子阱层(5)形成台阶结构；a3、在下非掺杂氮化镓层(4)上掩膜光刻出光栅区窗口，在光栅区窗口利用激光全息曝光技术制备光栅区(7)；a4、在下非掺杂氮化镓层(4)的光栅区(7)上外延覆盖铟镓氮层(8)；a5、清洗多量子阱层(5)表面的介质膜(6)，在铟镓氮层(8)上方依次外延上非掺杂氮化镓层(9)、上波导层(10)、p型氮化镓接触层(11)；a6、在衬底(1)上方掩膜光刻出单脊条形结构，利用干法刻蚀法在单脊条形的上端形成高阻隔离区(12)，高阻隔离区(12)为凹槽结构；溅射介质膜(13)，腐蚀掉高阻隔离区(12)的介质膜(13)，利用离子注入方法在高阻隔离区(12)形成高阻；在单脊条形上端高阻隔离区(12)的两侧开出p型电极窗口，在p型电极窗口上溅射p面电极；高阻隔离区(12)一侧为p面电极的有源区电极(14)，另一侧为p面电极的波长调谐区电极(15)；a7、从衬底(1)上加工出激光器芯片；对激光器芯片底部，即n型氮化镓层(2)底部溅射n面电极(16)；沿着半导体晶体材料解理面对激光器芯片进行解理，制备出整个激光器芯片；b、将制备好的激光器芯片利用金属共晶焊技术置于高散热的基板(17)上，将基板(17)固定在激光器管壳上；c、将激光器发出的点光源通过光学仪器组件(18)进行扩散至面光源，然后激发荧光粉(19)形成白光，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆羽，张海成，
申请(专利权)人：江苏舒适照明有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32