一种无需封装的白光LED外延材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，所述制备方法包括如下步骤：原料选择；压片处理；二维材料结构制备和工艺处理。该种制备方法把荧光粉和陶瓷混合高温烧结成外延LED材料所需要的外延基板，在其上面制备氮化镓蓝光等发光外延材料，氮化镓蓝光对陶瓷基板上荧光进行激发，根据荧光粉的种类，基板发出相当波长的光，根据调色源原理实现白光LED外延材料，解决传统白光LED需要荧光粉封装技术导致可靠性问题，可以实现无荧光粉封装技术的白光LED芯片。术的白光LED芯片。术的白光LED芯片。

【技术实现步骤摘要】
一种无需封装的白光LED外延材料制备方法


[0001]本专利技术涉及一种制备方法，具体为一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，属于白光LED外延材料制备应用


技术介绍

[0002]LED外延材料制备出来的芯片具有较高的电光转换效率，与传统照明灯具相比，LED芯片具有更长的使用寿命，除了上述效率高、寿命长的优点，LED芯片还具有能耗低、节约能源等优势，因此其已广泛应用于日常生活中，成为照明技术的主流，全面代替了节能灯和白炽灯，但是在现有技术中，大多数LED封装技术基本是在蓝光芯片上封装红光荧光粉、绿光荧光粉和黄光荧光粉来实现白光照明。白光的色温根据不同比例的荧光粉比例来实现的，已发展成为比较成熟的技术。但这种技术存在以下问题，荧光粉容易老化，白光LED的色温在使用过程中会发生变化，其次，封装的固晶胶也容易发生老化，使得LED性能发生下降或者荧光粉部分脱落，从而导致现在LED照明普遍出现LED材料芯片寿命很长，基本不会坏，但芯片上的荧光粉已经发生老化，从面而出现短板效应，目前还没有很好的办法解决这个大规模应用的普遍问题，解决这个问题可以在根本消除LED的可靠性。因此，针对上述问题提出一种无需封装的白光LED外延材料制备方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无需封装的白光LED外延材料制备方法。
[0004]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，包括：
[0005]S1：原料选择，根据可以由蓝光激发红光和绿光的原理，把红光荧光粉陶瓷原料和绿光荧光粉陶瓷原料的按1：1混合；
[0006]S2：压片处理，将上述原料压成片状基板，进行高温烧结，烧结完成后，进行抛光处理；
[0007]S3：二维材料结构制备，把片状衬底进行抛光后，在其上面进行石墨烯或者氮化硼二维材料薄层成核层制备，最后放进MOCVD反应室中进行传统LED外延结构生长；
[0008]S4：工艺处理，生长完毕后，降温取片，进行芯片工艺制备，工艺完成后，电注入后得到直接发白光的芯片。
[0009]可选地，所述S2具体包括：
[0010]对所述S1中的原料混合后，进行研磨；
[0011]利用高压20MPa进行压片；
[0012]进行高温1800度退火60min，厚度为300um。
[0013]可选地，所述S1中，红光荧粉陶瓷原料主要为RE3Al5
‑
x
‑
yMnxRyO12，其中RE为Y、Lu、La、Ga中的至少一种，R为Mg、Ca、K、Li中的一种，0.001≤x≤0.04，0＜y≤0.12，绿光荧光
粉陶瓷原料可以为(Ca1
‑
x
‑
yCexRy)3(Sc1
‑
zLz)2(Si1
‑
mKm)3O12；
[0014]R为元素Y、Gd、La、Lu、Tb、Li、Na中的一种或多种，L为元素Zr、Hf、Mg、中的一种或多种，K为元素Al、P中的一种或两种，0.0002≤x≤0.02，0≤y≤0.03，0≤z≤0.02，0≤m≤0.02，0＜y+z+m＜0.05，或者(Cex，Lu1
‑
x)3Al5O120.05％≤x≤0.01。
[0015]可选地，所述S1中，红光陶瓷选取Lu3Al4.956Mn0.004Mg0.02O11的化学计量比，用四位数天平精确称取29.8460克Lu2O3、12.6868克Al2O3、0.0404克MgO、0.0171克MnCO3原料粉体；
[0016]绿光陶瓷是Ca2.99Ce0.01Sc2Si2.96Al0.04O12的制备按化学计量比称取CaCO3：2.9928克，CeO2：0.0173克，Sc2O3：1.383克，SiO2：1.7785克，Al2O3：0.0205克。
[0017]可选地，所述S2还包括：
[0018]把片状衬底进行抛光后，在其上面进行石墨烯或者氮化硼二维材料薄层成核层制备，最后放进MOCVD反应室中进行传统LED外延结构生长。
[0019]可选地，所述S3中，二维材料结构用于氮化镓材料外延生长的成核层，把制备好二维材料结构的陶瓷基板放进MOCVD中，在反应室中通入镓源、氨气、氢气、氮气、铝源、硅烷、镁源、铟源等源材料，在高温低压条件依次进行N型GaN层，蓝光MQW有源层，P型GaN层等LED传统外延材料制备。
[0020]可选地，所述S3中，1100℃生长N型GaN层，其浓度为2
‑
6*1018/cm3，厚度1.5um，MQW有源层，其周期为6对InGaN/GaN量子阱，厚度70nm，发光波为455nm，P型GaN层，厚度200nm，空穴浓度为2*1017/cm3。
[0021]可选地，所述S4中，蓝光激发红光和绿光的荧光粉，结合外延材料发出来的蓝光，根据RGB原理，从陶瓷侧实现白光LED发光波长。
[0022]本专利技术的有益效果是：该种制备方法把荧光粉和陶瓷混合高温烧结成外延LED材料所需要的外延基板，在其上面制备氮化镓蓝光等发光外延材料，氮化镓蓝光对陶瓷基板上荧光进行激发，根据荧光粉的种类，基板发出相当波长的光，根据调色源原理实现白光LED外延材料，解决传统白光LED需要荧光粉封装技术导致可靠性问题，可以实现无荧光粉封装技术的白光LED芯片。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0024]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0025]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护
的范围。
[0026]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]实施例一：
[0029]一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0030](S1：原料选择，根据可以由蓝光激发红光和绿光的原理，把红光荧光粉陶瓷原料和绿光荧光粉陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：原料选择，根据可以由蓝光激发红光和绿光的原理，把红光荧光粉陶瓷原料和绿光荧光粉陶瓷原料的按1：1混合；S2：压片处理，将上述原料压成片状基板，进行高温烧结，烧结完成后，进行抛光处理；S3：二维材料结构制备，把片状衬底进行抛光后，在其上面进行石墨烯或者氮化硼二维材料薄层成核层制备，最后放进MOCVD反应室中进行传统LED外延结构生长；S4：工艺处理，生长完毕后，降温取片，进行芯片工艺制备，工艺完成后，电注入后得到直接发白光的芯片。2.根据权利要求1所述的一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，其特征在于，所述S2具体包括：对所述S1中的原料混合后，进行研磨；利用高压20MPa进行压片；进行高温1800度退火60min，厚度为300um。3.根据权利要求1所述的一种无需封装的白光LED外延材料制备方法，其特征在于，所述S1中，红光荧粉陶瓷原料主要为RE3Al5
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x
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yMnxRyO12，其中RE为Y、Lu、La、Ga中的至少一种，R为Mg、Ca、K、Li中的一种，0.001≤x≤0.04，0＜y≤0.12，绿光荧光粉陶瓷原料可以为(Ca1
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x
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yCexRy)3(Sc1
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zLz)2(Si1
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mKm)3O12；R为元素Y、Gd、La、Lu、Tb、Li、Na中的一种或多种，L为元素Zr、Hf、Mg、中的一种或多种，K为元素Al、P中的一种或两种，0.0002≤x≤0.02，0≤y≤0.03，0≤z≤0.02，0≤m≤0.02，0＜y+z+m＜0.05，或者(Cex，Lu1
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x)3Al5O120.05％≤x≤0.01。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新强，王琦，梁智文，
申请(专利权)人：北京大学东莞光电研究院，
类型：发明
国别省市：