本发明专利技术提供了一种电致／光致混合发光白光ＬＥＤ芯片及其制备方法。该白光ＬＥＤ芯片包含一个平面结构蓝光ＬＥＤ芯片和一个去除了衬底的黄光ＬＥＤ芯片，两个芯片粘结在一起，在蓝光ＬＥＤ芯片上形成Ｐ、Ｎ电极，且在Ｐ电极下设有上反射镜；在黄光ＬＥＤ芯片上表面形成Ｐ电极，外延层上设有下反射镜。其制备方法是：制备出平面蓝光ＬＥＤ芯片；在平面蓝光ＬＥＤ芯片上表面蒸镀上反射镜；在平面蓝光ＬＥＤ芯片上制作出Ｐ、Ｎ电极；制备出黄光ＬＥＤ芯片结构；将蓝光ＬＥＤ芯片与黄光ＬＥＤ芯片连接在一起；去除黄光ＬＥＤ芯片衬底；去除蓝光ＬＥＤ芯片电极面光刻胶；在黄光ＬＥＤ芯片外延层上蒸镀下反射镜。本发明专利技术提高了稳定性、寿命、光效和光色均匀性，出光效率大大提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种白光发光二极管(LED)的结构及其制作方法，属于白光LED技术 领域。
技术介绍
白光发光二极管(LED)因为节能、环保的优点正在成为取代传统电光源的最有潜 力的下一代照明光源。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/8，荧光灯的1/2，其寿命可长达10 万小时，对于普通家庭照明可谓"一劳永逸"。同时还可实现无汞化，回收容易，这对于环 境保护和节约能源具有重要意义。目前制备白光LED的方法主要有两种1、将红、绿、蓝三种光色的LED芯片通过三 基色叠加原理混光成白光，通过调节各种颜色的LED的亮度来合成不同的白光，甚至得到 各种不同的颜色，常用在各种显示上面。这种获取白光途径简单易行，发光亮度高。不足之 处是个别单色LED劣化将导致光色不纯或不均勻，色温不稳，同时，成本相对较高，控制电 路复杂。2、蓝光或近紫外LED芯片上涂覆黄色荧光粉，从而得到白光LED，这种通过蓝光LED 得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多，但此方法存在的主要 问题是荧光粉的质量、涂层厚度稍有欠缺将严重影响其显色指数、色温、光效和光衰，而且 由于受LED芯片发热影响，荧光粉会出现退化，使白光LED的光色质量和发光效率大大降 低。此外，白光LED发光效率和使用寿命还有待提高，光色还需进一步调整以更接近日光， 这些都是目前亟待和正在解决的问题。中国专利文献CN1588656公开了一种《直接出射白光的高亮度功率型LED芯片》， 其结构是设有至少两个发射不同主波长光的有源区，每一个有源区具有各自的光波导限制 层；两种或者多种主波长不同的光谱混合在一起产生白光；其两侧的解理腔面都镀有反射 膜，形成光子谐振腔；光出射方向为全侧面出光，此种结构适合GaN基基的LED，或 者其它材料的LED ；其衬底是蓝宝石衬底，或SiC衬底，或者别的衬底材料。该《直接出射白 光的高亮度功率型LED芯片》采用解理腔面(侧面)蒸镀反射膜，光从解理腔面出射(即侧 面出射)，光子只在各自的有源区内放大，从芯片内出射后再混合为白光。产生的白光不够 均勻，出光效率较低。
技术实现思路
本专利技术针对现有白光LED的制备方法存在的不足，提供一种产生的白光均勻、出 光效率高的电致/光致混合发光白光LED芯片，同时提供一种该白光LED芯片的制备方法。本专利技术的电致/光致混合发光白光LED芯片，包含一个平面结构蓝光LED芯片和 一个去除了衬底的黄光LED芯片，两个芯片通过透明介质粘合材料粘结在一起，在平面结 构蓝光LED芯片上形成P、N电极，且在P电极下设有上反射镜，在去除衬底的黄光LED芯片 上表面形成P电极，在黄光LED芯片外延层上设有下反射镜。在蓝光LED芯片上加电流、电压使有源区发出蓝光，蓝光激发黄光LED芯片外延层有源区使之发射黄光，发出的黄光与蓝光在芯片内部上下反射镜间来回反射充分混合产生 白光。上述白光LED芯片的制备方法，包括以下步骤(1)按常规MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)方法制备出平面蓝光LED芯片 结构；(2)在制备的平面蓝光LED芯片上表面蒸镀金属，作为上反射镜；(3)在设有上反射镜的平面蓝光LED芯片上制作出P、N电极；(4)按常规MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)方法制备出黄光LED芯片结 构；(5)在蓝光LED芯片衬底上涂覆透明介质粘合材料；(6)通过透明介质粘合材料将蓝光LED芯片与黄光LED芯片连接在一起，透明介质 粘合材料上下分别连接蓝光芯片衬底和黄光芯片外延层；(7)甩胶保护蓝光LED芯片电极面；(8)去除黄光LED芯片衬底(可采用现有通用的湿法或干法去除)；(9)去除蓝光LED芯片电极面光刻胶，丙酮或乙醇清洗；(10)在黄光LED芯片外延层上蒸镀金属，作为下反射镜，得到白光LED芯片。本专利技术相对于蓝光激发黄色荧光粉之白色LED，不仅提高了亮度，也大大提高了稳 定性、寿命、光效和光色均勻性。光子在整个芯片内上下反射，混合成白光后再出射，出光效 率大大提高。在形成的的白光LED芯片P、N电极间上加电流、电压，发出的黄光与蓝光混合 即可产生白光。附图说明图1是本专利技术制备的设有上反射镜的平面GaN基蓝光LED芯片结构示意图。图2是常规MGaInP基黄光LED芯片结构示意图。图3是图1芯片衬底涂覆透明介质粘合材料示意图。图4是本专利技术制备的白光LED芯片结构示意图。图中1、衬底，2、缓冲层，3、非掺杂GaN层，4、N型GaN层，5、有源区，6、P型GaN层， 7、上反射镜，8、P电极，9、N电极，10,GaAs衬底，11、缓冲层，12、N型限制层，13、有源区，14、 P型限制层，15、透明介质粘合材料，16、下反射镜。具体实施例方式采用本专利技术制备的白光LED芯片结构如图4所示，制备过程如下1.制备平面蓝光LED芯片采用常规MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)工 艺在衬底1上外延依次生长缓冲层2、非掺杂GaN层3、N型GaN层4、有源区5和P型GaN 层6(参见图1)。衬底1材料可采用Al203、SiC、Si、GaN等材料。2.在制备的平面蓝光LED芯片P型GaN层上蒸镀金属Au，作为上反射镜7 ；3.光刻P电极8的图形，去除P电极下方金属Au ；4.按现有通用方法在P型GaN层上制作P电极8，在N型GaN层上制作N电极9。 制作出平面GaN基蓝光LED芯片，其结构如图1所示；自下而上依次包括衬底1、缓冲层2、非掺杂GaN层3、N型GaN层4、有源区5和P型GaN层6、上反射镜7，P型GaN层上设有P 电极8，N型GaN层上设有N电极9。5.制备AWaInP基黄光LED芯片采用常规MOCVD (金属有机化合物化学气相淀 积)工艺在GaAs衬底10上外延依次生长缓冲层11、N型限制层12、有源区13和P型限制 层14。制备的AWaInP基黄光LED芯片如图2所示。6.在制备的平面蓝光LED芯片衬底上涂覆透明介质粘合材料15，如图3所示；7.将制备的AWaInP基黄光LED芯片通过透明介质粘合材料15粘结到蓝光LED 芯片上；透明介质粘合材料上下分别连接蓝光芯片衬底和黄光芯片外延层。8.甩胶保护蓝光LED芯片电极面；9.湿法腐蚀去除GaAs衬底10和缓冲层11，腐蚀液配比为双氧水、氨水和水的体 积比为2 1 3，腐蚀干净后用去离子水清洗；10.去除蓝光LED芯片电极面光刻胶，丙酮、乙醇清洗；11.在黄光LED芯片N-限制层上蒸镀金属Au，作为下反射镜16，得到如图4所示 的白光LED芯片。其中上下反射镜材料可以是单层反射膜，如Au、Ag、Al、Cu等金属薄膜，也可以是 多层反射膜，如AuBe、TiAu, NiAg, AuZn等多层金属薄膜。本专利技术提供的白光LED芯片全侧面出光，发出的蓝光和黄光在上下反射镜间来回 反射充分混合，得到的白光光色均勻且发光效率高、使用寿命长、稳定性高，是白光LED制 作中产生白光最直接易行的一种方法。权利要求1.一种电致/光致混合发光白光LED芯片，其特征是包含一个平面结构蓝光LED芯 片和一个去除了衬底的黄光LED芯片，两个芯片通过透明介质粘合材料粘结在一起，在平 面结构蓝光LED芯片上形成P、N电极，且在P电极下设有上反射镜，在去除衬底的黄光LED 芯片上表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电致／光致混合发光白光ＬＥＤ芯片，其特征是：包含一个平面结构蓝光ＬＥＤ芯片和一个去除了衬底的黄光ＬＥＤ芯片，两个芯片通过透明介质粘合材料粘结在一起，在平面结构蓝光ＬＥＤ芯片上形成Ｐ、Ｎ电极，且在Ｐ电极下设有上反射镜，在去除衬底的黄光ＬＥＤ芯片上表面形成Ｐ电极，在黄光ＬＥＤ芯片外延层上设有下反射镜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏伟，苏建，张秋霞，任忠祥，徐现刚，
申请(专利权)人：山东华光光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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