一种高功率白光光源制备方法以及高功率白光光源技术

本申请实施例属于半导体照明领域，涉及一种高功率白光光源制备方法以及高功率白光光源。所述一种高功率白光光源制备方法包括如下步骤：制备N型电极层以及衬底；基于所述衬底的表面生长外延结构；基于所述外延结构进行P型电极层以及蓝光芯片的制作；在所述P型电极层的表面并行生长红光荧光层和蓝绿光荧光层；所述红光荧光层在所述P型电极层表面的占比为51％

【技术实现步骤摘要】
一种高功率白光光源制备方法以及高功率白光光源


[0001]本申请涉及半导体照明
，更具体地，涉及一种高功率白光光源制备方法以及高功率白光光源。

技术介绍

[0002]许多厂商主要从事白光LED光源的研究，通常都先从蓝光LED芯片开始研发及量产，有了蓝光LED芯片的技术之后再开始研发白光LED光源，然而目前最常用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉来产生白光。如图1曲线(1)所示，采用蓝光激发单一黄色荧光层，光效较高，但显色指数低，且不适于做低色温，客户要中低色温时，一般要加入红色荧光层，如果需要将显色指数进一步提高到80以上时，则需要同时加入红色和绿色荧光层。如图1曲线(2)所示，同时采用红色和绿色荧光层其显色指数可以达到80，但从图1曲线(2)中可以看出，在全光谱应用时，光谱在460nm
‑
510nm间的蓝色和青色部分仍然有缺失；因此常常需要加入峰值波长在470nm
‑
505nm间的青色荧光层，实现如图1曲线(3)所示的全光谱。
[0003]对于常规实现全光谱的技术方案而言，采用单一波长的光激发混合荧光层无法兼顾到每种荧光层的最佳激发波长，因而对于某种荧光层其激发效率较低，所以采用混合荧光层，虽然也能提升显色指数，但其能量损失较大，发光效率较低。再尔现有的制备方法大多为碗杯里放置芯片，之后涂覆几种荧光层，常规技术通过在整体荧光层层内增加红色及其他荧光层的量来改变色温，但这样会导致发光面颜色深且浑浊，且由于几种荧光层混合在一起相互干扰，导致光效不高、可靠性降低等。
[0004]此外，混合荧光层还存在二次吸收的问题，这对于显色性及发光效率都有极大的影响；蓝光激发荧光层，一个蓝光光子最多只能激发一个其它颜色的光子，两个光子间的能量差称为Stocks位移，当采用单一短波长蓝光同时激发混合荧光层时，其中的红光与蓝光能量差很大，光子能量损失较多，多余的能量被晶格振动所吸收，不仅造成光子能量的浪费，而且还产生了热能，对器件的散热提出很高的要求。

技术实现思路

[0005]本申请实施例在于提供一种高功率白光光源制备方法以及高功率白光光源，用于解决现有技术中蓝光激发混合荧光层时能量损失较大、发光效率较低、互相干扰、二次激发的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种高功率白光光源制备方法以及高功率白光光源，采用了如下所述的技术方案：
[0007]一种高功率白光光源制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0008]制备N型电极层以及衬底；
[0009]基于所述衬底的表面生长外延结构；
[0010]基于所述外延结构进行P型电极层以及蓝光芯片的制作；
[0011]在所述P型电极层的表面并行生长红光荧光层和蓝绿光荧光层；所述红光荧光层
在所述P型电极层表面的占比为51％
‑
90％，所述蓝绿光荧光层在所述P型电极层表面的占比为10％
‑
49％。
[0012]进一步地，所述在所述P型电极层的表面并行生长红光荧光层和蓝绿光荧光层的步骤，具体包括：
[0013]将红光荧光粉与胶材进行混合，得到红光荧光胶；
[0014]将蓝绿光荧光粉与胶材进行混合，得到蓝绿光荧光胶；
[0015]将所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶涂布在所述P型电极层的表面上；
[0016]将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片，放入预热后的荧光层生长设备中；
[0017]待所述红光荧光胶和蓝绿光荧光胶固于所述P型电极层表面后，关闭所述荧光层生长设备。
[0018]进一步地，所述将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片，放入预热后的荧光层生长设备中的步骤，具体包括：
[0019]预热步骤：开启所述荧光层生长设备进行预热，并开始计时和获取实时温度，当计时时长达到第一设定时间，且实时温度恒定在第一设定温度时，将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片放入所述荧光层生长设备中；
[0020]固化步骤：将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片放入所述荧光层生长设备后，再次计时和获取实时温度，维持实时温度恒定在第二设定温度，当计时时长达到第二设定时间时，关闭所述荧光层生长设备，并取得表面生长有所述红光荧光层或蓝绿光荧光层的所述蓝光芯片；
[0021]重复生长步骤：将蓝绿光荧光胶或红光荧光胶涂布在所述蓝光芯片上，与所述蓝光芯片上的所述红光荧光层或蓝绿光荧光层同层设置，放入所述荧光层生长设备，并依序重复所述预热步骤和固化步骤，直至所述P型电极层表面并行生长有红光荧光层和蓝绿光荧光层。
[0022]进一步地，所述将所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶涂布在所述P型电极层的表面上的步骤，具体包括：
[0023]根据白光光源所需的显色指数、亮度与光效，设计并加工印刷网版；
[0024]通过所述印刷网版，将所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶分别涂布在所述P型电极层的表面上。
[0025]进一步地，所述基于所述衬底的表面生长外延结构的步骤，具体包括：
[0026]在所述衬底的表面依次向上生长氮化镓铝缓冲层、3D氮化镓粗化层、U型氮化镓晶格恢复层、N型氮化镓电子有源层、氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层、P型氮化镓铝电子阻挡层以及P型氮化镓空穴有源层；
[0027]其中，所述氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层包括按预设周期生长的势阱层和势垒层，每一个所述周期中的所述势垒层为多段生长，且每段所述势垒层的生长条件不同。
[0028]进一步地，所述在所述衬底的表面依次向上生长氮化镓铝缓冲层、3D氮化镓粗化层、U型氮化镓晶格恢复层、N型氮化镓电子有源层、氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层、P型氮化镓铝电子阻挡层以及P型氮化镓空穴有源层的步骤，具体包括：
[0029]将所述衬底放入MOCVD设备的反应室中，并于氢气气氛下，在1150℃
±
10℃中烘烤
第三设定时间；
[0030]降温至560℃
±
5℃，生长15nm
‑
25nm厚的氮化镓铝缓冲层；
[0031]升温至960℃
±
10℃，生长0.1μm
‑
0.4μm厚的3D氮化镓粗化层；
[0032]升温至1080℃
±
10℃，生长2.0μm
‑
4.0μm厚的U型氮化镓晶格恢复层；
[0033]升温至1150℃
±
10℃，生长厚度为1.5μm
‑
4μm厚的N型氮化镓电子有源层，掺硅浓度为5*10
18
/cm
‑3‑
2*10
20
/cm
‑3；
[0034]降温至770℃
±
8℃，生长包括势阱层和势垒层的氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层，所述势阱层和势垒层的生长周期数为6
‑
20，每一个所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率白光光源制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：制备N型电极层以及衬底；基于所述衬底的表面生长外延结构；基于所述外延结构进行P型电极层以及蓝光芯片的制作；在所述P型电极层的表面并行生长红光荧光层和蓝绿光荧光层；所述红光荧光层在所述P型电极层表面的占比为51％
‑
90％，所述蓝绿光荧光层在所述P型电极层表面的占比为10％
‑
49％。2.根据权利要求1所述的高功率白光光源制备方法，其特征在于，所述在所述P型电极层的表面并行生长红光荧光层和蓝绿光荧光层的步骤，具体包括：将红光荧光粉与胶材进行混合，得到红光荧光胶；将蓝绿光荧光粉与胶材进行混合，得到蓝绿光荧光胶；将所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶涂布在所述P型电极层的表面上；将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片，放入预热后的荧光层生长设备中；待所述红光荧光胶和蓝绿光荧光胶固于所述P型电极层表面后，关闭所述荧光层生长设备。3.根据权利要求2所述的高功率白光光源制备方法，其特征在于，所述将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片，放入预热后的荧光层生长设备中的步骤，具体包括：预热步骤：开启所述荧光层生长设备进行预热，并开始计时和获取实时温度，当计时时长达到第一设定时间，且实时温度恒定在第一设定温度时，将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片放入所述荧光层生长设备中；固化步骤：将涂布有所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶的所述蓝光芯片放入所述荧光层生长设备后，再次计时和获取实时温度，维持实时温度恒定在第二设定温度，当计时时长达到第二设定时间时，关闭所述荧光层生长设备，并取得表面生长有所述红光荧光层或蓝绿光荧光层的所述蓝光芯片；重复生长步骤：将蓝绿光荧光胶或红光荧光胶涂布在所述蓝光芯片上，与所述蓝光芯片上的所述红光荧光层或蓝绿光荧光层同层设置，放入所述荧光层生长设备，并依序重复所述预热步骤和固化步骤，直至所述P型电极层表面并行生长有红光荧光层和蓝绿光荧光层。4.根据权利要求2或3任一项所述的高功率白光光源制备方法，其特征在于，所述将所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶涂布在所述P型电极层的表面上的步骤，具体包括：根据白光光源所需的显色指数、亮度与光效，设计并加工印刷网版；通过所述印刷网版，将所述红光荧光胶或蓝绿光荧光胶分别涂布在所述P型电极层的表面上。5.根据权利要求1所述的高功率白光光源制备方法，其特征在于，所述基于所述衬底的表面生长外延结构的步骤，具体包括：在所述衬底的表面依次向上生长氮化镓铝缓冲层、3D氮化镓粗化层、U型氮化镓晶格恢复层、N型氮化镓电子有源层、氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层、P型氮化镓铝电子阻挡层以
及P型氮化镓空穴有源层；其中，所述氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层包括按预设周期生长的势阱层和势垒层，每一个所述周期中的所述势垒层为多段生长，且每段所述势垒层的生长条件不同。6.根据权利要求5所述的高功率白光光源制备方法，其特征在于，所述在所述衬底的表面依次向上生长氮化镓铝缓冲层、3D氮化镓粗化层、U型氮化镓晶格恢复层、N型氮化镓电子有源层、氮化镓铟/氮化镓超晶格发光层、P型氮化镓铝电子阻挡层以及P型氮化镓空穴有源层的步骤，具体包括：将所述衬底放入MOCVD设备的反应室中，并于氢气气氛下，在1150℃
±
10℃中烘烤第三设定时间；降温至560℃
±
5℃，生长15nm
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25nm厚的氮化镓铝缓冲层；升温至960℃
±
10℃，生长0.1μm
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0.4μm厚的3D氮化镓粗化层；升温至1080℃
±
10℃，生长2.0μm
‑
4.0μm厚的U型氮化镓晶格...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，吉爱华，洪燕，张仁树，
申请(专利权)人：深圳市光脉电子有限公司，
类型：发明
国别省市：