一种发光二极管结构，包括：p型区域；n型区域；栅极触点；第一发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合；以及第二发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合，其中，该第一发光区域和该第二发光区域至少部分地重叠以形成与该第一发光区域和该第二发光区域相关联的发光表面；其中，该p型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第一通道中，并且该n型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第二通道中，其中，发光器件被配置成使得该发光表面所发出的光的波长可通过改变由该栅极触点施加于该p型区域和该n型区域中的一个的栅极电压而控制，从而改变由该p型区域和该n型区域向该第一发光区域和该第二发光区域中的载流子注入。该第二发光区域中的载流子注入。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可由电压控制的单片原生RGB阵列
[0001]本专利技术涉及发光二极管(LED)器件结构以及形成发光二极管器件结构的方法。特别地，但非排他地，本专利技术涉及光发射波长可由电压控制的原生LED器件。
技术介绍
[0002]常规的红绿蓝(RGB)微型发光二极管(μLED)发光像素阵列通常使用取放技术或者通过使用沉积或整合到标准平面发光二极管(LED)结构中的颜色转换材料来实现。然而，当这种阵列中的像素间距减小到非常小的间距(例如，小于5μm)以提供更高分辨率的阵列时，会出现许多困难。
[0003]例如，由于转移μLED时的成本高、产量低和位置准确度限制，使用取放可能不切实际。在颜色转换的情况下，这种技术的使用受到用于颜色转换的荧光粉大小的限制，该大小通常大于10μm(即，大于用于较高分辨率的具有非常小的间距的阵列中的像素间距)。此外，由于与量子点(QD)相关联的吸收系数小，颜色转换技术可能可靠性差且效率低。例如，厚度超过10μm的颜色转换QD材料被充分使用以吸收激发其的蓝色发射，因此使其不适用于像素间距非常小的阵列。
[0004]为了避免必须转移LED，并且为了提供高质量的高效发射，在同一衬底上提供LED的原生阵列将是有益的。在同一衬底上构建LED原生阵列的一种方法是依靠纳米线(nanowires)的选择性区域生长，纳米线是实质上垂直于图案化生长衬底生长以形成发光结构的独立结构阵列，其中，发光表面由使用典型外延量子阱结构生长在外延n型掺杂层与外延p型掺杂层之间的纳米线的截面积来限定。然而，这种纳米线的生长通常难以控制，并且例如由于光提取效率差和杂质掺入而可能严重限制可实现的光效率和色域。
技术实现思路
[0005]为了减少至少一些上述问题，本专利技术提出了一种发光二极管结构，包括：p型区域；n型区域；栅极触点；第一发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合；以及第二发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合，其中，该第一发光区域和该第二发光区域至少部分地重叠以形成与该第一发光区域和该第二发光区域相关联的发光表面；其中，该p型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第一通道中，并且该n型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第二通道中，其中，发光器件被配置成使得该发光表面所发出的光的波长可通过改变由该栅极触点施加于该p型区域和该n型区域中的一个的栅极电压而控制，从而改变由该p型区域和该n型区域向该第一发光区域和该第二发光区域中的载流子注入。
[0006]还提供了一种形成发光二极管结构的方法，该发光二极管结构包括：p型区域；n型区域；栅极触点；第一发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合；以及第二发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合，其中，该第一发光区域和该第二发光区域至少部分地重叠以形成与该第一发光区域和该第二发光区域相关
联的发光表面，该方法包括将该p型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第一通道中，以及将该n型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第二通道中，其中，发光器件被配置成使得该发光表面所发出的光的波长可通过改变由该栅极触点施加于该p型区域和该n型区域中的至少一个的栅极电压而控制，从而改变由该p型区域和该n型区域向该第一发光区域和该第二发光区域中的载流子注入。
[0007]有利地，单片生长原生氮化镓(GaN)基发光结构的顺序允许改进阵列中空间的使用，因为发光区域有效地堆叠而不是并排。有益地，与颜色转换的像素相比，原生颜色可以制成更小、更高效且更抗退化的像素。有益地，与取放组装相比，通过在晶圆上形成阵列而非将数百万像素转移到衬底上，这种结构以更高的产量形成阵列。
[0008]优选地，发光二极管器件包括第三发光区域，该第三发光区域至少部分地与该第一发光区域和该第二发光区域重叠以形成该发光表面，其中，该p型区域至少部分地形成在穿过该第三发光区域的该第一通道中，并且该n型区域至少部分地形成在穿过该第三发光区域的该第二通道中；其中，该发光器件被配置成使得该发光表面所发出的光的波长可通过改变由该栅极触点施加于该p型区域和该n型区域中的至少一个的栅极电压而控制，从而改变由该p型区域和该n型区域向该第一发光区域、该第二发光区域和该第三发光区域中的载流子注入。有利地，该结构可以用于提供红色、绿色和蓝色的光发射，使得以这种方式形成的结构和阵列适用于例如高分辨率发光显示器等的全彩显示器。
[0009]优选地，该第一通道或该第二通道是至少部分地限定该发光表面的周边的过孔。有利地，使用至少部分地限定周边的过孔意味着像素之间不需要电隔离的蚀刻。有益地，阴极网格围绕每个像素，这些像素更优选地通过例如无掺杂的GaN等无掺杂材料在顶部和底部隔离，从而允许更紧密的像素整合。
[0010]优选地，改变栅极电压会改变第一通道与第二通道中的耗尽深度。有利地，栅极电压的控制能够使不同波长的光从该结构中发射出。这样的颜色控制能够提供多色显示器。
[0011]优选地，发光二极管器件包括外延晶体半导体结构，其中，该第一发光区域、该第二发光区域和该第三发光区域中的至少一个包括一个或多个外延晶体半导体层，优选地，其中，该第一发光区域、该第二发光区域和该第三发光区域中的至少一个包括至少一个外延量子阱层。有利地，与发光纳米线的形成相比，标准平面外延生长/沉积工艺可以用于形成提供更高内部量子效率(IQE)的多量子阱(MQW)。此器件的平面特性也有助于使用标准表面图案化技术而有更好的光提取。
[0012]优选地，其中p型区域和/或n型区域包括平面层。有利地，同时使用平面层来提供后续生长的基础以及例如用来作为共用电极的共用电通路。
[0013]优选地，栅极触点是对应于由该发光表面限定的像素的环形触点，优选地，其中，该环形触点形成多边形或圆形触点中的一个。有利地，环形触点实现了到发光二极管结构中的均匀电注入，因而实现来自相关联像素的均匀光分布。
[0014]优选地，与第二发光区域所发出的光相比，第一发光区域所发出的光具有不同的主峰值波长。有利地，提供了多色输出。
[0015]优选地，第一发光区域与第二发光区域由无掺杂区域分隔开。有利地，无掺杂区域
减少了结构内的载流子扩散。
[0016]还提供了一种包括多个发光二极管器件的发光二极管器件阵列。有利地，每一个发光二极管器件都提供多种波长输出的发光二极管器件阵列意味着提供高分辨率、紧密整合的发光二极管显示器。
[0017]优选地，该阵列包括多个像素，其中，这些像素对应于发光二极管器件的发光表面积。有利地，可以提供具有小的、高密度像素的全色发射显示，从而形成高分辨率显示器。
[0018]优选地，多个发光二极管器件中的至少两个共享p型区域或n型区域，以形成共用电极。有利地，共用电极是一个生长层，其构成了高质量整合生长的一部分，同时为结构的电连接提供增加的多功能性。
[0019]优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光二极管器件，包括：p型区域；n型区域；栅极触点；第一发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合；以及第二发光区域，用于可由该p型区域和该n型区域注入的载流子的复合，其中，该第一发光区域和该第二发光区域至少部分地重叠以形成与该第一发光区域和该第二发光区域相关联的发光表面，其中，该p型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第一通道中，并且该n型区域至少部分地形成在穿过该第一发光区域和该第二发光区域的第二通道中，其中，该发光二极管器件被配置成使得该发光表面所发出的光的波长可通过改变由该栅极触点施加于该p型区域和该n型区域中的一个的栅极电压而控制，从而改变由该p型区域和该n型区域向该第一发光区域和该第二发光区域中的载流子注入。2.根据权利要求1所述的发光二极管器件，包括第三发光区域，该第三发光区域至少部分地与该第一发光区域和该第二发光区域重叠以形成该发光表面，其中，该p型区域至少部分地形成在穿过该第三发光区域的该第一通道中，并且该n型区域至少部分地形成在穿过该第三发光区域的该第二通道中；其中，该发光二极管器件被配置成使得该发光表面所发出的光的波长可通过改变由该栅极触点施加于该p型区域和该n型区域中的至少一个的栅极电压而控制，从而改变由该p型区域和该n型区域向该第一发光区域、该第二发光区域和该第三发光区域中的载流子注入。3.根据前述权利要求中任一项所述的发光二极管器件，其中，该第一通道或该第二通道是至少部分地限定该发光表面的周边的过孔。4.根据前述权利要求中任一项所述的发光二极管器件，其中，该发光二极管器件被配置成使得改变该栅极电压而改变该第一通道或该第二通道中的耗尽深度。5.根据前述权利要求中任一项所述的发光二极管器件，包括外延晶体半导体结构，其中，该第一发光区域、该第二发光区域和该第三发光区域中的至少一个包括一个或多个外延晶体半导体层，优选地，其中，该第一发光区域、该第二发光区域和该第三发光区域中的至少一个包括至少一个外延量子阱层。6.根据前述权利要求中任一项所述的发光二极管器件，其中，该p型区域和/或该n型区域包括平面层。7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光二极管器件，其中，该栅极触点是对应于由该发光表面限定的像素的环形触点，优选地，其中，该环形触点形成多边形或圆形触点中的一个。8.根据前述权利要求中任一项所述的发光二极管器件，其中，与该第二发光区域所发出的光相比，该第一发光区域所发出的光具有不同的主峰值波长。9.根据前述权利要求中任一项所述的发光二极管器件，其中，该第一发光区域与该第二发光区域由无掺杂区域分隔开。10.一种发光二极管器件阵列，包括多个根据权利要求1至9中任一项所述的发光二极管器件。
11.根据权利要求10所述的发光二极管器件阵列，包括多个像素，其中，这些像素对应于发光二极管器件的发光表面积。12.根据权利要求11所述的发光二极管器件阵列，其中，该多个发光二极管器件中的至少两个共享该p型区域或该n型区域，以形成共用电极。13.根据权利要求12所述的发光二极管器件阵列，其中，该共用电极位于该阵列上与该栅极触点相...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚，
申请(专利权)人：普列斯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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