具有轴向型三维二极管的光电子器件制造技术

本公开涉及一种包括轴向发光二极管(LED)的阵列(15)的光电子器件(10)，发光二极管各自包括被配置为发射电磁辐射的有源区(20)，该有源区的发射光谱包括在第一波长处的最大值，阵列形成被配置为形成谐振峰的光子晶体，该谐振峰在与第一波长不同的至少一个第二波长处放大所述电磁辐射的强度。大所述电磁辐射的强度。大所述电磁辐射的强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有轴向型三维二极管的光电子器件
[0001]本专利申请要求法国专利申请FR20/13514的优先权，该专利申请将被视为形成本说明书的组成部分。


[0002]本公开涉及一种光电子器件，特别是显示屏或图像投影器件，包括由半导体材料制成的发光二极管及其制造方法。

技术介绍

[0003]基于半导体材料的发光二极管通常包括有源区，该有源区是发光二极管的区域，由发光二极管提供的大部分电磁辐射从该区域发射。有源区的结构和组成适于获得具有期望属性的电磁辐射。特别地，通常期望获得窄光谱的电磁辐射，理想地基本上是单色的。
[0004]这里更具体地考虑了包括轴向型三维发光二极管的光电子器件，即发光二极管每个包括沿优选方向延伸的三维半导体元件并且包括在三维半导体元件的轴向端部处的有源区。
[0005]三维半导体元件的示例是包括半导体材料的微米线或纳米线，半导体材料基于主要包含至少一个III族元素和一个V族元素(例如，氮化镓GaN)的化合物的，下文称为III
‑
V化合物，或主要包含至少一个II族元素和一个VI族元素(例如，氧化锌ZnO)，下文称为II
‑
VI化合物。例如法国专利申请FR2995729和FR2997558中描述了这样的器件。
[0006]已知形成包括单个量子阱或多个量子阱的有源区。通过在第一半导体材料的两层(例如分别P型和N型掺杂的III
‑
V化合物，特别是GaN)之间插入第二半导体材料的层(例如III
‑
V化合物和第三元素(特别是InGaN)的合金来形成单个量子阱，第二半导体材料与第一半导体材料具有不同的带隙。多个量子阱结构包括形成量子阱和势垒层交替的半导体层的堆叠。
[0007]由光电子器件的有源区发射的电磁辐射的波长特别地取决于形成量子阱的第二材料的带隙。当第二材料是III
‑
V化合物和第三元素(例如InGaN)的合金时，所发射的辐射的波长特别取决于第三元素(例如铟)的原子百分比。特别地，铟的原子百分比越高，波长越高。
[0008]缺点是当铟的原子百分比超过阈值时，可以在量子阱的GaN和InGaN之间观察到晶格参数的差异，这可能导致在有源层中形成非辐射缺陷，诸如位错和/或合金分离效应，这导致光电子器件的有源区的量子效率显著降低。因此存在由具有其有源区的光电子器件发射的辐射的最大波长，该有源区包括基于III
‑
V或II
‑
VI化合物的单个量子阱或多个量子阱。特别地，形成由以红色发射的III
‑
V或II
‑
VI化合物制成的发光二极管可能因此是困难的。
[0009]然而，使用由III
‑
V或II
‑
VI化合物制成的材料是可期望的，因为存在通过在大尺寸并处于低成本的衬底上外延来生长这种材料的方法。
[0010]已知用光致发光材料覆盖发光二极管，该光致发光材料能够将由有源区发射的电
磁辐射转换成不同波长的电磁辐射。然而，这样的光致发光材料可能具有高成本、具有低转换效率、并且具有随时间退化的性能。
[0011]此外，可能难以形成基于III
‑
V或II
‑
VI化合物的轴向型三维发光二极管，其有源区具有具有期望属性的发射光谱，特别是包括在目标发射频率附近的窄带。

技术实现思路

[0012]实施例的目的旨在克服前面所述的包括发光二极管的光电子器件的全部或部分缺点。
[0013]实施例的另一个目的是使每个发光二极管的有源区包括基于III
‑
V或II
‑
VI化合物的半导体材料的堆叠。
[0014]实施例的另一个目的是使光电子器件包括被配置为发射红色光辐射而不使用光致发光材料的发光二极管。
[0015]实施例的另一个目的是，基于III
‑
V或II
‑
VI化合物的轴向型三维发光二极管具有有源区，该有源区具有期望属性的发射光谱，特别是包括在目标发射频率附近的窄带。
[0016]实施例提供了一种光电子器件，其包括轴向发光二极管的阵列，发光二极管各自包括被配置为发射电磁辐射的有源区，该有源区的发射光谱包括在第一波长处的最大值，阵列形成被配置为形成谐振峰的光子晶体，谐振峰在在与第一波长不同的至少一个第二波长处放所述大电磁辐射的强度。
[0017]根据实施例，器件还包括覆盖发光二极管阵列的至少一个第一部分的第一光学滤波器，第一光学滤波器被配置为在包括第一波长的第一波长范围内阻挡经放大的辐射，并且在包括第二波长(λ
T1
)的第二波长范围内让经放大的辐射通过。
[0018]根据实施例，有源区的发射光谱在第二波长处具有能量。
[0019]根据实施例，光子晶体被配置成形成在与第一波长和第二波长不同的至少一个第三波长处放大所述电磁辐射的强度的谐振峰。
[0020]根据实施例，有源区的发射光谱在第三波长处具有能量。
[0021]根据实施例，器件还包括覆盖发光二极管阵列的至少第二部分的第二光学滤波器，第二光学滤波器被配置成在包括第一波长和第二波长的第三波长范围内阻挡经放大的辐射，并且在包括第三波长的第四波长范围内让经放大的辐射通过。
[0022]根据实施例，光子晶体被配置成形成在与第一波长、第二波长和第三波长不同的至少一个第四波长处放大所述电磁辐射的强度的谐振峰。
[0023]根据实施例，有源区的发射光谱在第四波长处具有能量。
[0024]根据实施例，器件还包括覆盖发光二极管阵列的至少第三部分的第三光学滤波器，第三光学滤波器被配置为在包括第一波长、第二波长和第三波长的第五波长范围内阻挡经放大的辐射，并且在包括第四波长的第六波长范围内让经放大的辐射通过。
[0025]根据实施例，器件包括支撑件，发光二极管搁置在支撑件上，每个发光二极管包括搁置在支撑件上的第一半导体部分、与第一半导体部分接触的有源区以及与有源区接触的第二半导体部分的堆叠。
[0026]根据实施例，器件包括在支撑件和发光二极管的第一半导体部分之间的反射层。
[0027]根据实施例，反射层由金属制成。
[0028]根据实施例，发光二极管的第二半导体部分被覆盖有对由发光二极管发射的辐射至少部分地透明的导电层。
[0029]根据实施例，发光二极管由电绝缘材料分隔开。
[0030]实施例还提供了一种制造包括轴向发光二极管阵列的光电子器件的方法，发光二极管各自包括被配置为发射电磁辐射的有源区，有源区的发射光谱包括在第一波长处的最大值，阵列形成被配置为形成谐振峰的光子晶体，谐振峰在与第一波长不同的至少一个第二波长处放大由发光二极管进行的电磁辐射的强度。
[0031]根据实施例，形成阵列的发光二极管包括以下步骤：
[0032]‑
在衬底上形成第二半导体部分，第一半导体部分通过阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光电子器件(10)，其包括轴向发光二极管(LED)的阵列(15)，所述发光二极管各自包括被配置为发射电磁辐射的有源区(20)，所述有源区的发射光谱包括在第一波长(λ
C
)处的最大值，所述阵列形成被配置为形成谐振峰的光子晶体，所述谐振峰在与第一波长不同的至少一个第二波长(λ
T1
)处放大所述电磁辐射的强度。2.根据权利要求1所述的器件，还包括覆盖所述发光二极管(LED)的所述阵列(15)的至少一个第一部分的第一光学滤波器(F
R
)，所述第一光学滤波器被配置成在包括所述第一波长(λ
C
)的第一波长范围内阻挡经放大的所述辐射，并且在包括所述第二波长(λ
T1
)的第二波长范围内让经放大的所述辐射通过。3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述有源区(20)的发射光谱在所述第二波长(λ
T1
)处具有能量。4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述光子晶体被配置成形成在不同于所述第一波长和第二波长(λ
C
，λ
CT1
)的至少一个第三波长(λ
T2
)处放大所述电磁辐射的强度的谐振峰。5.根据权利要求4所述的器件，其中，所述有源区(20)的发射光谱在所述第三波长(λ
T2
)处具有能量。6.根据权利要求4或5所述的器件，还包括覆盖所述发光二极管(LED)的所述阵列(15)的至少第二部分的第二光学滤波器(F
G
)，所述第二光学滤波器被配置成在包括所述第一波长和第二波长(λ
C
，λ
CT1
)的第三波长范围内阻挡经放大的所述辐射，并且在包括所述第三波长(λ
T2
)的第四波长范围内让经放大的所述辐射通过。7.根据权利要求4至6中任一项所述的器件，其中，所述光子晶体被配置成形成在与所述第一波长、第二波长和第三波长(λ
C
，λ
CT1
，λ
CT2
)不同的至少一个第四波长(λ
T3
)处放大所述电磁辐射的强度的谐振峰。8.根据权利要求7所述的器件，其中，所述有源区(20)的发射光谱在所述第四波长(λ
T3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔加，
申请(专利权)人：艾利迪公司，
类型：发明
国别省市：