一种半导体发光元件制造技术

本发明专利技术公开一种半导体发光元件，依次包括衬底、n型氮化物半导体，多量子阱，V‑pits，CuInP/Ag2S核壳量子点，AgInS2/CuInS2核壳量子点以及p型氮化物半导体，其特征在于所述CuInP/Ag2S核壳量子点发出红光；所述AgInS2/CuInS2核壳量子点发出绿光，所述多量子阱发出蓝光，从而在同一外延片内形成发出红光、蓝光和绿光的半导体发光元件。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体发光元件
本专利技术涉及半导体光电器件领域，特别是一种半导体发光元件。
技术介绍
半导体发光元件具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过10万小时的长寿命、尺寸小、可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏、户外显屏、手机电视背光照明、路灯、车灯、手电筒等应用领域。但是，高In组分氮化物的材料生长质量差，导致发光效率低，难以形成红光氮化物发光元件。通常白光发光元件采用氮化物半导体蓝光二极管激光荧光粉获得白光。一般红绿蓝RGB的白光采用GaAs红光芯片结合氮化物半导体的蓝光与绿光芯片形成RGB的白光，但该方法的成本较高，RGB的亮度均匀性不易控制匹配等。鉴于以上的困难与不足，有必要提出一种在外延片上直接形成红绿蓝光混合的白光发光元件或微米Micro/纳米Nano-LED。
技术实现思路
本专利技术公开一种半导体发光元件，依次包括衬底、n型氮化物半导体，多量子阱，V-pits，CuInP/Ag2S核壳量子点，AgInS2/CuInS2核壳量子点以及p型氮化物半导体，其特征在于所述CuInP/Ag2S核壳量子点发出红光；所述AgInS2/CuInS2核壳量子点发出绿光，所述多量子阱发出蓝光，从而在同一外延片内形成发出红光、蓝光和绿光的半导体发光元件。进一步地，所述V-pits由第一V-pits和第二V-pits组成，所述CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点位于V-pits内部；所述第一V-pits内具有CuInP/Ag2S核壳量子点发出红光；所述第二V-pits内具有AgInS2/CuInS2核壳量子点发出绿光；所述第一V-pits和第二V-pits之间的多量子阱发出蓝光，从而在同一外延片内形成红光、绿光和蓝光三基色的发光元件。进一步地，所述CuInP/Ag2S核壳量子点还可掺杂Er、Eu元素进行波长调控，通过控制Er和Eu元素的掺杂浓度控制CuInP/Ag2S核壳量子点的发光波长；所述Er或Eu掺杂元素在CuInP/Ag2S核壳量子点的掺杂浓度为1.0E6cm-3~1.0E21cm-3。所述CuInP/Ag2S核壳量子点包括以下掺杂组合形式CuInP:Er/Ag2S核壳量子点，CuInP/Ag2S:Er核壳量子点，CuInP:Eu/Ag2S核壳量子点，CuInP/Ag2S:Eu核壳量子点，CuInP:Er/Ag2S:Er核壳量子点，CuInP:Er/Ag2S:Eu核壳量子点，CuInP:Eu/Ag2S:Eu核壳量子点，CuInP:Eu/Ag2S:Er核壳量子点。进一步地，所述AgInS2/CuInS2核壳量子点还可掺杂Er、Eu元素进行波长调控，通过控制Er和Eu元素的掺杂浓度控制AgInS2/CuInS2核壳量子点的发光波长；所述Er或Eu掺杂元素在AgInS2/CuInS2核壳量子点的掺杂浓度为1.0E6cm-3~1.0E21cm-3。所述AgInS2/CuInS2核壳量子点包括以下掺杂组合形式：AgInS2:Er/CuInS2核壳量子点，AgInS2/CuInS2:Er核壳量子点，AgInS2:Eu/CuInS2核壳量子点，AgInS2/CuInS2:Eu核壳量子点，AgInS2:Er/CuInS2:Er核壳量子点，AgInS2:Er/CuInS2:Eu核壳量子点，AgInS2:Eu/CuInS2:Eu核壳量子点，AgInS2:Eu/CuInS2:Er核壳量子点。进一步地，所述第一V-pits内具有CuInP/Ag2S核壳量子点，CuInP为核层，直径为t1，Ag2S为壳层，厚度为t2，壳层包覆住核层，所述5nm≤t1,t2≤100nm，调控t1和t2的厚度及其比例可调控量子点发光波长为600~750nm。进一步地，所述AgInS2/CuInS2核壳量子点，AgInS2为核层，直径为t3，CuInS2为壳层，厚度为t4，所述5nm≤t3,t4≤100nm，调控t3和t4的厚度及其比例可调控量子点发光波长为500~600nm。进一步地，所述第一V-pits和第二V-pits的开口尺寸为50~500nm，所述CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点的直径约30~300nm。进一步地，所述多量子阱为InxGa1-xN/GaN量子阱，In组分0.15<x<0.35，所述多量子阱发出蓝光，波长为400~500nm。进一步地，所述CuInP/Ag2S核壳量子点还包括Ag2S/CuInP量子点，核层为Ag2S，壳层为CuInP；所述AgInS2/CuInS2核壳量子点还包括CuInS2/AgInS2，核层为CuInS2，壳层为AgInS2。进一步地，所述CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点还可生长于无V-pits区域的多量子阱上方（即不位于V-pits内部），CuInP/Ag2S核壳量子点、AgInS2/CuInS2核壳量子点和多量子阱分别发出红、绿、蓝光，从而在同一外延片内形成红绿蓝混合的白光发光元件。进一步地，所述CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点还包括周期性核壳结构，(CuInP/Ag2S)m，（AgInS2/CuInS2）n，所述周期m≥1，n≥1。进一步地，所述CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点可生长于V-pits区域，还可生长于无V-pits区域的多量子阱上方（即不位于V-pits内部），CuInP/Ag2S核壳量子点、AgInS2/CuInS2核壳量子点和多量子阱分别发出红、绿、蓝光，从而在同一外延片内形成红绿蓝的发光元件。然后，剥离衬底，光刻出微米级或纳米级的隔离沟道，并键合入控制电路板，独立控制外延片上的微米或纳米发光元件（Micro/Nano-LED），制作成微米或纳米LED（Micro/Nano-LED）。该技术无需进行传统Micro/Nano-LED的芯片拾取和巨量转移，提升Micro/Nano-LED的良率并降低成本，且可将LED从Mini-LED/Micro-LED的尺寸进一步提升至Nano-LED的纳米级别分辨率。附图说明图1为传统具有V-pits的半导体发光元件的结构示意图。图2为本专利技术一种半导体发光元件的结构示意图。图3为本专利技术一种半导体发光元件CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点生长于多量子阱的V-pits内产生红光、绿光和蓝光混合成白光的效果示意图。图4为本专利技术一种半导体发光元件CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点生长于无V-pits区域的多量子阱上方产生红光、绿光和蓝光混合成白光的效果示意图。图5为本专利技术一种半导体发光元件CuInP/Ag2S核壳量子点、AgInS2/CuInS2核壳量子点、多量子阱上方产生红光、绿光和蓝光，制作成微米或纳米LED(Micro/Nano-LED)效果示意图。图6为本专利技术一种半导体发光元件CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点生长于无V-pits区域的多量子阱上方，制作成微米或纳米LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术公开一种半导体发光元件，依次包括衬底、n型氮化物半导体，多量子阱，V‑pits，CuInP/Ag2S核壳量子点，AgInS2/CuInS2核壳量子点以及p型氮化物半导体，其特征在于所述CuInP/Ag2S核壳量子点发出红光；所述AgInS2/CuInS2核壳量子点发出绿光，所述多量子阱发出蓝光，从而在同一外延片内形成发出红光、蓝光和绿光的半导体发光元件。

【技术特征摘要】
1.本发明公开一种半导体发光元件，依次包括衬底、n型氮化物半导体，多量子阱，V-pits，CuInP/Ag2S核壳量子点，AgInS2/CuInS2核壳量子点以及p型氮化物半导体，其特征在于所述CuInP/Ag2S核壳量子点发出红光；所述AgInS2/CuInS2核壳量子点发出绿光，所述多量子阱发出蓝光，从而在同一外延片内形成发出红光、蓝光和绿光的半导体发光元件。2.根据权利要求1所述一种半导体发光元件，其特征在于：所述V-pits由第一V-pits和第二V-pits组成，所述CuInP/Ag2S核壳量子点和AgInS2/CuInS2核壳量子点位于V-pits内部；所述第一V-pits内具有CuInP/Ag2S核壳量子点发出红光；所述第二V-pits内具有AgInS2/CuInS2核壳量子点发出绿光；所述第一V-pits和第二V-pits之间的多量子阱发出蓝光，从而在同一外延片内形成红光、绿光和蓝光三基色的发光元件。3.根据权利要求1所述一种半导体发光元件，其特征在于：所述CuInP/Ag2S核壳量子点还可掺杂Er、Eu元素进行波长调控，通过控制Er和Eu元素的掺杂浓度控制CuInP/Ag2S核壳量子点的发光波长；所述Er或Eu掺杂元素在CuInP/Ag2S核壳量子点的掺杂浓度为1.0E6cm-3~1.0E21cm-3；所述CuInP/Ag2S核壳量子点包括以下掺杂组合形式CuInP:Er/Ag2S核壳量子点，CuInP/Ag2S:Er核壳量子点，CuInP:Eu/Ag2S核壳量子点，CuInP/Ag2S:Eu核壳量子点，CuInP:Er/Ag2S:Er核壳量子点，CuInP:Er/Ag2S:Eu核壳量子点，CuInP:Eu/Ag2S:Eu核壳量子点，CuInP:Eu/Ag2S:Er核壳量子点。4.根据权利要求1所述一种半导体发光元件，其特征在于：所述AgInS2/CuInS2核壳量子点还可掺杂Er、Eu元素进行波长调控，通过控制Er和Eu元素的掺杂浓度控制AgInS2/CuInS2核壳量子点的发光波长；所述Er或Eu掺杂元素在AgInS2/CuInS2核壳量子点的掺杂浓度为1.0E6cm-3~1.0E21cm-3；所述AgInS2/CuInS2核壳量子点包括以下掺杂组合形式：AgInS2:Er/CuInS2核壳量子点，AgInS2/CuInS2:Er核壳量子点，AgInS2:Eu/CuInS2核壳量子点，AgInS2/CuInS2:Eu核壳量子点，AgInS2:Er/CuInS2:Er核壳量子点，AgInS2:Er/CuInS2:Eu核壳量子点，AgInS2:Eu/CuInS2:Eu核壳量子点，AgInS2:Eu/CuInS2:Er核壳量子点。5.根据权利要求1所述一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一V-pits内具有CuInP/Ag2S核壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑清团，王星河，叶芳，
申请(专利权)人：福建省南安市清信石材有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35