一种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，包括：一蓝宝石衬底、或氮化镓衬底、或碳化硅衬底、或硅衬底；一缓冲层制作在衬底上；一Ｎ型氮化镓外延层制作在缓冲层上；一Ｎ型掺杂的Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ四元合金制作在Ｎ型氮化镓外延层上；一Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱层生长制作在Ｎ型Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ层上；一Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱层生长制作在Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱上；或在Ｎ型Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ层上先生长Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱，然后再在Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱上生长Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱；生长Ｐ型Ａｌ↓［０．１］Ｇａ↓［０．９］Ｎ和Ｐ型ＧａＮ盖帽层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体
，特别指氮化物蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管及制作方法。
技术介绍
化合物半导体发光器件(LED)作为固体光源起源于20世纪60年代。1992年，第一只GaN基蓝色发光二极管问世；1994年，GaN基蓝色LED进入实用化阶段。GaN基蓝、绿光LED产品是大屏幕全色显示不可缺少的关键器件，它们的出现从根本上解决了发光二极管三基色缺色的问题。LED具有体积小、发光效率高、防爆、节能、使用寿命长等优点。高亮度GaN基发光二极管在大屏幕显示、车辆及交通、LCD背光源、灯光装饰方面都有着巨大的应用潜力。在丰富了色彩的同时，高亮度GaN基发光二极管最诱人的发展前景是其有可能用作普通的白光照明。半导体照明一旦实现，其意义不亚于爱迪生专利技术白炽灯。但是目前GaN基LED取代常规照明还存在功率低和价格高两大障碍，提高LED功率和降低LED生产成本已成为当前的首要任务。目前白光LED都是采用LED芯片发出的短波长光去激发各色(或单色)荧光粉后，各色光混合产生白光，或者是采用红、绿、蓝三只发光二极管封装在一起的制作方法。但是采用短波光去激发荧光粉这种方法荧光粉会损失一部分能量，并且如果采用紫外光作为激发光源，假若封装得不好就会产生紫外光泄漏，不利于使用者的身体健康。此外，由于这种白光LED要使用荧光粉，使得封装工艺变得复杂，增加了白光LED的制作成本。如果采用红、绿、蓝三种二极管芯片封装在一起这种方法制作白光LED的话，白光LED制作成本可能会更高。本专利技术设计提供了一种比上述两种方法都便宜的蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，并且使用该结构的白光发光二极管有可能使白光LED的价格降到与其同功率蓝光LED的价格水平。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管及制作方法，其可能使白光LED的价格降到与其同功率蓝光LED的价格水平。本专利技术一种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于其中包括一蓝宝石衬底、或氮化镓衬底、或碳化硅衬底、或硅衬底；一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；一N型氮化镓外延层，该N型氮化镓外延层制作在缓冲层上；一N型掺杂的AlaInbGa1-a-bN四元合金，该四元合金制作在N型氮化镓外延层上； 一InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱层，该InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱生长制作在N型AlaInbGa1-a-bN层上；一InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱层，该InyGa1-y/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱生长制作在InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱上；或在N型AlaInbGa1-a-bN层上先生长InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱，然后再在InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱上生长InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱；生长P型Al0.1Ga0.9N和P型GaN盖帽层。其中蓝光量子阱为一个或多个InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱；黄光量子阱为一个或多个InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱，蓝光量子阱产生的蓝光与黄光量子阱产生的黄光混合后便产生白光。其中N型AlaInbGa1-a-bN层的厚度在1μm-3μm之间；其中AlN的含量a在0.2-0.3之间，InN的含量b在0.1-0.25之间。其中InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱势阱InxGa1-xN层中InN的含量x在0.1-0.28之间；势阱InxGa1-xN四元合金的厚度在1nm-8nm之间；势垒AlaINbGa1-a-bN层中各组分比例与N型AlaInbGa1-a-bN层中的各组分比例一样，其厚度在3-12nm之间。其中在这种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光LED中，InyGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱势阱InyGa1-yN层InN的含量y在0.3-0.55之间，势阱InyGa1-yN层的厚度在1nm-8nm之间；势垒AlaInbGa1-a-bN层中各组分比例与N型AlaInbGa1-a-bN四元合金中的各组分比例一样，其厚度在3-12nm之间。其中在这种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光LED中，InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN量子阱发出的蓝光波长范围在430nm-495nm之间，InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN量子阱发出的黄光波长范围在562nm-585nm之间。本专利技术一种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤在蓝宝石衬底、或氮化镓衬底、或碳化硅衬底、或硅衬底上先生长缓冲层和N型氮化镓外延层；在N型GaN上生长一层厚度为1μm-3μm的N型掺杂的AlaInbGa1-a-bN四元合金；在N型AlaInbGa1-a-bN上生长InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱结构；在InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱结构上生长InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱结构；生长P型Al0.1Ga0.9N和P型GaN盖帽层。其中在AlaInbGa1-a-bN四元合金中，AlN的含量a在0.2-0.3之间，InN的含量b在0.1-0.25之间，GaN的含量为1-a-b。其中该结构中含一个或多个蓝光量子阱。其中InxGa1-xN势阱层中的InN含量x在0.1-0.28之间，厚度在1nm-8nm之间；势垒AlaInbGa1-a-bN层中各组分比例与N型AlaInbGa1-a-bN四元合金中的各组分比例一样，其厚度在3-12nm之间。其中该结构中含一个或多个黄光量子阱。其中InyGa1-yN势阱层中InN含量y在0.3-0.55之间，其厚度在1nm-8nm之间，势垒AlaInbGa1-a-bN层中各组分比例与N型AlaInbGa1-a-bN层中的各组分比例一样，其厚度在3-12nm之间。本专利技术是一种能够使LED产生白光的新方法，其优点为(1)在一个LED芯片中同时生长蓝光量子阱和黄光量子阱，在LED导通后，InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN量子阱发出的一定强度的蓝光与InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN量子阱发出的一定强度的黄光混合后便产生白光。(2)采用AlaInbGa1-a-bN四元合金作为量子阱的势垒层，以降低势阱层和势垒层之间的晶格失配。附图说明为了进一步说明本专利技术的内容，以下结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的描述，其中图1是本专利技术的结构图。具体实施例方式本专利技术的关键在于蓝光与黄光量子阱的堆叠结构设计和利用AlaInbGa1-a-bN做量子阱的势垒层。具体方法是先在厚度为1μm-3μm的N型AlaInbGa1-a-bN四元合金上生长一个或多个InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱。使用AlaInbGa1-a-bN四元合金代替GaN做势垒层是因为在传统InGaN/GaN量子阱结构中，由于InN的晶格常数(a＝3.533)大于GaN的晶格常数(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于：其中包括：一蓝宝石衬底、或氮化镓衬底、或碳化硅衬底、或硅衬底；一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；一Ｎ型氮化镓外延层，该Ｎ型氮化镓外延层制作在缓冲层上；一 Ｎ型掺杂的Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ四元合金，该四元合金制作在Ｎ型氮化镓外延层上；一Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱层，该Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ／Ａ ｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱生长制作在Ｎ型Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ层上；一Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱层，该Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱生长制作在Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱上；或在Ｎ型Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ层上 先生长Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱，然后再在Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ黄光量子阱上生长Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ／Ａｌ↓［ａ］Ｉｎ↓［ｂ］Ｇａ↓［１－ａ－ｂ］Ｎ蓝光量子阱；生长Ｐ型Ａｌ↓［０．１］Ｇａ↓［０．９］Ｎ和Ｐ型ＧａＮ盖帽层。...
【技术特征摘要】
1.一种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于其中包括一蓝宝石衬底、或氮化镓衬底、或碳化硅衬底、或硅衬底；一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；一N型氮化镓外延层，该N型氮化镓外延层制作在缓冲层上；一N型掺杂的AlaInbGa1-a-bN四元合金，该四元合金制作在N型氮化镓外延层上；一InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱层，该InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱生长制作在N型AlaInbGa1-a-bN层上；一InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱层，该InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱生长制作在InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱上；或在N型AlaInbGa1-a-bN层上先生长InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱，然后再在InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱上生长InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱；生长P型Al0.1Ga0.9N和P型GaN盖帽层。2.根据权利要求1所述的蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于，其中蓝光量子阱为一个或多个InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱；黄光量子阱为一个或多个InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱，蓝光量子阱产生的蓝光与黄光量子阱产生的黄光混合后便产生白光。3.根据权利要求1所述的蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于，其中N型AlaInbGa1-a-bN层的厚度在1μm-3μm之间；其中AlN的含量a在0.2-0.3之间，InN的含量b在0.1-0.25之间。4.根据权利要求1所述的蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于，其中InxGa1-xN/AlaInbGa1-a-bN蓝光量子阱势阱InxGa1-xN层中InN的含量x在0.1-0.28之间；势阱InxGa1-xN层的厚度在1nm-8nm之间；势垒AlaInbGa1-a-bN层中各组分比例与N型AlaInbGa1-a-bN层中的各组分比例一样，其厚度在3-12nm之间。5.根据权利要求1所述的蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光发光二极管，其特征在于，其中在这种蓝光、黄光量子阱堆叠结构的白光LED中，InyGa1-yN/AlaInbGa1-a-bN黄光量子阱势阱InyGa1-yN层InN的含量y在0.3-0.55之间，势阱InyGa1-yN层的厚度在...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭伦春，王晓亮，王军喜，肖红领，曾一平，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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