一种颜色可控单片LED及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种颜色可控单片LED及其制备方法和应用。本发明专利技术的颜色可控单片LED的组成包括衬底、金属键合层、第一绝缘层、反射镜金属层、第一p型GaN层、第一AlGaN电子阻挡层、第一InGaN/GaN多量子阱层、n型GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层、第二AlGaN电子阻挡层、第二p型GaN层、透明电流扩散层、第二绝缘层、第一p电极、n电极和第二p电极，第一和第二InGaN/GaN多量子阱层均独立地为红光量子阱层、绿光量子阱层、蓝光量子阱层、黄光量子阱层中的一种。本发明专利技术的单片LED可以实现多色可控发光，色彩均匀性好，器件的质量高。器件的质量高。器件的质量高。

【技术实现步骤摘要】
一种颜色可控单片LED及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，具体涉及一种颜色可控单片LED及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]发光二极管(LED)是典型的单色光源，在可见光谱中理想的加色混合，使其非常适合用于情绪照明、面板显示和可见光通信中的颜色可调光源。目前，在实现多色调控及白光的过程中，多采用红
‑
绿
‑
蓝(RGB)光的LED芯片并联，但由于并联设备的发射锥彼此并不完全重叠，空间内颜色变化会导致不理想的颜色混合。光学混合方法(例如：插入额外的漫射器)可以促进来自离散发射器的辐射图案的重叠，但又不可避免地会引入光学损耗以及色彩锐度和丰富度的损失。综上可知，现有的LED并不能完全满足实际应用的需求。
[0003]因此，开发一种满足高均匀性要求的单片LED具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种颜色可控单片LED及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种颜色可控单片LED，其组成包括依次层叠设置的衬底、金属键合层、第一绝缘层、反射镜金属层、第一p型GaN层、第一AlGaN电子阻挡层、第一InGaN/GaN多量子阱层、n型GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层、第二AlGaN电子阻挡层、第二p型GaN层、透明电流扩散层和第二绝缘层，还包括第一p电极、n电极和第二p电极；所述第一p电极与第一p型GaN层形成欧姆接触；所述n电极与n型GaN层形成欧姆接触；所述第二p电极与第二p型GaN层形成欧姆接触；所述第一InGaN/GaN多量子阱层和第二InGaN/GaN多量子阱层均独立地为红光量子阱层、绿光量子阱层、蓝光量子阱层、黄光量子阱层中的一种。
[0007]优选的，所述衬底为Si衬底，厚度为50μm～500μm。
[0008]优选的，所述金属键合层的组成成分为Ni、Au、Sn、Ti中的至少一种，厚度为0.5μm～5μm。
[0009]优选的，所述第一绝缘层为SiO2层，厚度为100nm～2000nm。
[0010]优选的，所述反射镜金属层的组成包括交替排布的多个SiO2层和多个TiO2层，厚度为0.5μm～4μm。
[0011]优选的，所述第一p型GaN层的厚度为10nm～300nm。
[0012]优选的，所述第一AlGaN电子阻挡层的厚度为20nm～40nm。
[0013]优选的，所述第一InGaN/GaN多量子阱层的厚度为20nm～100nm。
[0014]优选的，所述n型GaN层的厚度为0.5μm～5μm。
[0015]优选的，所述第二InGaN/GaN多量子阱层的厚度为20nm～100nm。
[0016]优选的，所述第二AlGaN电子阻挡层的厚度为20nm～40nm。
[0017]优选的，所述第二p型GaN层的厚度为10nm～300nm。
[0018]优选的，所述透明电流扩散层为透明In氧化物导电薄膜、透明Sb氧化物导电薄膜、透明Zn氧化物导电薄膜、透明Sn氧化物导电薄膜中的一种，厚度为10nm～800nm。
[0019]优选的，所述第二绝缘层为SiO2层，厚度为100nm～2000nm。
[0020]优选的，所述第一p电极的组成成分为Cr、Pt、Au中的至少一种。
[0021]优选的，所述n电极的组成成分为Cr、Pt、Au中的至少一种。
[0022]优选的，所述第二p电极的组成成分为Cr、Pt、Au中的至少一种。
[0023]上述颜色可控单片LED的制备方法包括以下步骤：
[0024]1)在外延衬底上依次生长缓冲层、n型GaN层、第一InGaN/GaN多量子阱层、第一AlGaN电子阻挡层和第一p型GaN层；
[0025]2)剥离外延衬底和缓冲层，暴露出n型GaN层；
[0026]3)在n型GaN层上生长第二InGaN/GaN多量子阱层、第二AlGaN电子阻挡层、第二p型GaN层，再在第二p型GaN层上制备透明电流扩散层；
[0027]4)制备径向贯穿至第一p型GaN层的通孔和径向贯穿至n型GaN层的通孔；
[0028]5)在透明电流扩散层的上表面以及通孔结构的内壁上生长第二绝缘层，内壁不包括通孔底面；
[0029]6)在第二绝缘层上设置贯穿至第二p型GaN层的凹槽状结构，再在通孔结构和凹槽状结构内沉积第一p电极、n电极和第二p电极；
[0030]7)在第一p型GaN层上沉积反射镜金属层、第一绝缘层和金属键合层，再将金属键合层与衬底键合，即得颜色可控单片LED。
[0031]优选的，步骤2)中外延衬底的剥离采用的方法为机械减薄、化学抛光、激光剥离中的一种。
[0032]优选的，步骤2)中缓冲层的剥离采用的方法为ICP干法刻蚀。
[0033]优选的，步骤3)所述透明电流扩散层的制备方法为脉冲激光沉积工艺。
[0034]优选的，步骤4)所述通孔的制备方法为光刻剥离或ICP干法刻蚀。
[0035]一种光源，其组成包括上述颜色可控单片LED。
[0036]本专利技术的有益效果是：本专利技术的单片LED可以实现多色可控发光，色彩均匀性好，器件的质量高。
[0037]具体来说：
[0038]1)本专利技术的单片LED采用垂直结构替代并联结构，可以解决并联设备中发射锥彼此不完全重叠的问题，保证了色彩的均匀性；
[0039]2)本专利技术的单片LED可以实现多色可控发光，且通过设置隔离层减小了多发光单元间的应力，提高了器件的质量。
附图说明
[0040]图1为实施例1的颜色可控单片LED的横截面的结构示意图。
[0041]图2为实施例1的颜色可控单片LED的俯视图。
[0042]附图标识说明：10、Si衬底；20、金属键合层；30、第一绝缘层；40、反射镜金属层；50、第一p型GaN层；60、第一AlGaN电子阻挡层；70、第一InGaN/GaN多量子阱层；80、n型GaN层；90、第二InGaN/GaN多量子阱层；100、第二AlGaN电子阻挡层；110、第二p型GaN层；120、透
明电流扩散层；130、第二绝缘层；140、第一p电极；150、n电极；160、第二p电极。
具体实施方式
[0043]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0044]实施例1：
[0045]一种颜色可控单片LED(横截面的结构示意图如图1所示，俯视图如图2所示)，其组成包括依次层叠设置的Si衬底10、金属键合层20、第一绝缘层30、反射镜金属层40、第一p型GaN层50、第一AlGaN电子阻挡层60、第一InGaN/GaN多量子阱层70、n型GaN层80、第二InGaN/GaN多量子阱层90、第二AlGaN电子阻挡层100、第二p型GaN层110、透明电流扩散层120和第二绝缘层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颜色可控单片LED，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底、金属键合层、第一绝缘层、反射镜金属层、第一p型GaN层、第一AlGaN电子阻挡层、第一InGaN/GaN多量子阱层、n型GaN层、第二InGaN/GaN多量子阱层、第二AlGaN电子阻挡层、第二p型GaN层、透明电流扩散层和第二绝缘层，还包括第一p电极、n电极和第二p电极；所述第一p电极与第一p型GaN层形成欧姆接触；所述n电极与n型GaN层形成欧姆接触；所述第二p电极与第二p型GaN层形成欧姆接触；所述第一InGaN/GaN多量子阱层和第二InGaN/GaN多量子阱层均独立地为红光量子阱层、绿光量子阱层、蓝光量子阱层、黄光量子阱层中的一种。2.根据权利要求1所述的颜色可控单片LED，其特征在于：所述衬底为Si衬底，厚度为50μm～500μm；所述金属键合层的组成成分为Ni、Au、Sn、Ti中的至少一种，厚度为0.5μm～5μm。3.根据权利要求1所述的颜色可控单片LED，其特征在于：所述第一绝缘层为SiO2层，厚度为100nm～2000nm；所述第二绝缘层为SiO2层，厚度为100nm～2000nm。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的颜色可控单片LED，其特征在于：所述反射镜金属层的组成包括交替排布的多个SiO2层和多个TiO2层，厚度为0.5μm～4μm。5.根据权利要求1～3中任意一项所述的颜色可控单片LED，其特征在于：所述第一p型GaN层的厚度为10nm～300nm；所述第二p型GaN层的厚度为10nm～300nm。6.根据权利要求1～3中任意一项所述的颜色可控单片LED，其特征在于：所述第一AlGaN电子阻挡层的厚度为20nm～40nm；所述第二AlGaN电子阻挡层的厚度为20nm～40nm；所述第一InGaN/...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，雷蕾，姚书南，柴华卿，朱子赫，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：