本发明专利技术提供了一种改进的ＬＥＤ，包括短波长ＬＥＤ和再发射半导体结构，其中该再发射半导体结构包括至少一个不位于ｐｎ结内的势阱。典型地该势阱是量子阱。该改进的ＬＥＤ可以是白光或接近白光ＬＥＤ。该再发射半导体结构还可包括围绕或靠近或直接相邻于该势阱的吸收层。此外，提供包括根据本发明专利技术的改进的ＬＥＤ的图形显示装置和照明装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及短波长LED的改进以发射多色或宽波段光，其可表现为白光或接近白色的光，通过添加再发射半导体结构将部分发射的光向下转换成较长波长的光。
技术介绍
发光二极管(LED)是当阳极和阴极之间通过电流时发光的固态半导体器件。常规的LED包含单一的pn结。pn结可包括中间未掺杂区；这种类型的pn结也可以称为PIN结。类似非发光半导体二极管，常规的LED在一个方向很容易通过电流，即在电子从n区移动到p区的方向。当电流以“正”向通过LED时，来自n区的电子与来自p区的空穴复合，产生光子。由常规LED发出的光看来是单色的；就是说，它是在单一的窄波长带中产生的。发出光的波长对应于与电子-空穴对复合有关的能量。最简单的例子，这个能量近似地是其中发生复合的半导体带隙能量。常规LED在pn结处可以另外包含一个或多个量子阱，其捕获高浓度的电子和空穴，因此加强光产生复合。一些研究人员已经尝试制造一种发射白光或对于人眼的三色知觉看起来近似白光的LED器件。一些研究人员报导了在pn结中具有多量子阱的LED的设计或制造，其中意图使多量子阱以不同的波长发光。下面的参考文献与这种技术有关US专利No.5851905；US专利No.6303404；US专利No.6504171；US专利No.6734467；Damilano等人著，Monolithic WhiteLight Emitting Diodes Based on InGaN/GaN multiple-Quantum Wells，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.40(2001)pp.L918-L920；Yamada等人著，Phosphor Free High-Luminous-Efficiency White Light-Emitting DiodesComposed of InGaN Multi-Quantum Well，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41(2002)pp.L246-L248；Dalmasso等人著，Injection Dependence of theElectroluminescence Spectra of Phosphor Free GaN-Based White LightEmitting Diodes，phys.stat.sol.(a)192，No.1，139-143(2003)。一些研究人员报导了在一个单独的器件中整合两个常规LED欲以不同波长独立地发光的LED器件的假设设计或制造。下面的参考文献与这种技术有关US专利No.5851905；US专利No.6734467；US专利公开No.2002/0041148A1；US专利公开No.2002/0134989A1；和Luo等人著，Patterned three-color ZnCdSe/ZnCdMgSe quantum-wellstructures for intergerated full-color and white light emitters，App.Phys.Letters，Vol.77，no.26，pp.4259-4261(2000)。一些研究人员报导了将常规LED元件同例如为钇铝石榴石(YAG)的化学荧光体结合的LED器件的假设设计或制造，其中该化学荧光体意图来吸收部分由LED元件发出的光并且再发射较长波长的光。US专利No.5998925和US专利No.6734467与这种技术有关。一些研究人员报导了在n型掺杂I，Al，Cl，Br，Ga或In的ZnSe衬底上生长LED的假设设计或制造，来在衬底中产生荧光中心，其意图来吸收部分由LED元件发出的光并且再发射较长波长的光。US专利申请6337536和日本专利申请公开No.2004-072047与这种技术有关。
技术实现思路
概括地，本专利技术提供一种包括短波长LED和再发射半导体结构的改进的LED，其中该再发射半导体结构包括至少一个不位于pn结内的势阱。该势阱典型地为量子阱。在一实施例中，该再发射半导体结构还包括与势阱靠近或直接相邻的吸收层。在一实施例中，该再发射半导体结构还包括至少一个不位于具有pn结内的第二势阱，其具有不等于该第一势阱跃迁能的第二跃迁能。在一实施例中，该短波长LED为UV LED。在一这种实施例中，该再发射半导体结构包括至少一个不位于pn结内的第一势阱，其具有对应于蓝色波长光的第一跃迁能；至少一个不位于pn结内的第二势阱，其具有对应于绿色波长光的第二跃迁能；和至少一个不位于pn结内的第三势阱，其具有对应于红色波长光的第三跃迁能。在一实施例中，短波长LED为可见光LED，典型地为绿光、蓝光或紫光LED，更典型地为绿光或蓝光LED，并最典型地为蓝光LED。在一这种实施例中，该再发射半导体结构包括至少一个不位于pn结内的第一势阱，其具有对应于黄或绿色波长光的第一跃迁能，更典型地为对应于绿色波长光；至少一个不位于pn结内的第二势阱，其具有对应于橙或红色波长光的第二跃迁能，更典型地为对应于红色波长光。另一方面，本专利技术提供一种包括根据本专利技术的改进的LED的图形显示装置。另一方面，本专利技术提供一种包括根据本专利技术的改进的LED的照明装置。在本申请中关于半导体器件中的叠层，“直接相邻”表示没有中间层顺次靠近，“靠近相邻”表示存在一个或几个中间层的顺次靠近，“围绕”表示顺次的在前面和在后面；“势阱”表示具有比围绕的层低的导带能或比围绕的层高的价带能或两者都具有的半导体器件中的半导体层；“量子阱”表示足够薄以致量子效应可在阱中产生电子-空穴对跃迁能的势阱，典型地具有100nm或小于100nm的厚度；“跃迁能”表示电子-空穴复合能；“晶格匹配”表示，关于两种结晶材料，例如衬底上的外延膜，独立使用的每种材料都有晶格常数，并且这些晶格常数基本上是相等的，典型地彼此相差不超过0.2％，更典型地彼此相差不超过0.1％，并最典型地彼此相差不超过0.01％；和“假晶(pseudomorphic)”表示，关于给定厚度的第一结晶层和第二结晶层，例如外延膜和衬底，独立使用的每层都有晶格常数，并且这些晶格常数非常相似以致于给定厚度的第一层可以在该层的平面中采用第二层的晶格间距而基本上没有位错(misfit)缺陷。应该理解，对于本专利技术这里描述的包括n掺杂和p掺杂半导体区的任何实施例，应当认为这里公开了其中n掺杂同p掺杂交换和反之亦然的进一步的实施例。应该理解，在这里引入每个“势阱”、“第一势阱”、“第二势阱”和“第三势阱”的情形，可以提供单独的势阱或典型地具有相似属性的多个势阱。同样，应该理解，在这里引入每个“量子阱”、“第一量子阱”、“第二量子阱”和“第三量子阱”的情形，可以提供单独的量子阱或典型地具有相似属性的多个量子阱。本专利技术某些实施例的优点是提供了一种能发射多色、白光或接近白光的LED器件。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的LED的示意图；图2是根据本专利技术一实施例结构中的半导体导带和价带的平带图。层厚没有按比例表示；图3是显示各种II-VI族二元化合物及其合金的晶格常数和带隙能的曲线图；图4是表示由根据本专利技术一实施例的器件中发射出光的光谱的图。具体实施例方式本专利技术提供一种包括短波长LED和再发射半导体结构的改进的LED，其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进的ＬＥＤ，其包括短波长ＬＥＤ和再发射半导体结构，其中所述再发射半导体结构包括不位于ｐｎ结内的势阱。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯J米勒，迈克尔A哈斯，特里L史密斯，孙晓光，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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