半导体光转换构造制造技术

本发明专利技术公开了半导体光转换构造。所述半导体光转换构造包括半导体势阱，用于将第一波长的光的至少一部分转换成更长的第二波长的光；外层，设置在所述半导体势阱上并且具有第一折射率；结构化层，设置在所述外层上并且具有小于所述第一折射率的第二折射率。所述结构化层包括直接设置在所述外层上的多个结构体以及暴露所述外层的多个开口。所述半导体光转换构造还包括结构化外涂层，所述结构化外涂层直接设置在所述结构化层的至少一部分上以及所述多个开口内的所述外层的一部分上。所述外涂层具有大于所述第二折射率的第三折射率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及半导体发光装置。本专利技术特别适用于具有改善亮度的半导体发光直O
技术介绍
发光装置用于投影显示系统、液晶显示器的背光源等等在内的多种不同的应用 中。投影系统通常使用一个或多个白色光源，例如高压汞灯。通常将白色光束分离成三原 色(红、绿和蓝)并且引导至各自的图像形成空间光调制器，以产生各个原色的图像。将所 得的原色图像光束进行组合并且投影到用于观看的投影屏幕上。近来，发光二极管(LED)已被视为白色光源的替代源。LED具有提供可与常规光源 相媲美的亮度和运行寿命的潜能。然而，目前的LED由于(例如)高折射率区内的光俘获 而相对效率低下。
技术实现思路
一般来讲，本专利技术涉及半导体发光装置。在一个实施例中，一种半导体光转换构 造包括半导体势阱，用于将至少一部分第一波长的光转换成更长的第二波长的光；外层， 所述外层设置在半导体势阱上并且具有第一折射率；以及结构化层，设置在外层上并且具 有小于第一折射率的第二折射率。结构化层包括直接设置在外层上的多个结构体以及暴露 外层的多个开口。半导体光转换构造还包括结构化外涂层，所述结构化外涂层直接设置在 结构化层的至少一部分以及位于多个开口内的外层的一部分上。外涂层具有大于第二折射 率的第三折射率。在一些情况下，结构化外涂层的平均厚度不超过约lOOOnm、或不超过约 700nm。在一些情况下，外涂层的外表面与结构化层的外表面一致。在另一个实施例中，一种发光系统包括LED和光转换构造，所述光转换构造降频 转换由LED发射的光并且具有结构化最外表面。结构化表面具有暴露光转换构造的内层的 多个开口。所述发光系统还包括形成于结构化最外表面和内层的暴露区域上的结构化外涂 层。结构化外涂层增强了来源于光转换构造中的光提取。外涂层的外表面与结构化最外表 面一致。在一些情况下，外涂层的折射率位于约1. 8至约2. 7的范围内。在另一个实施例中，一种半导体光转换构造包括第一半导体层，用于吸收第一波 长的光的至少一部分；半导体势阱，用于将所吸收的第一波长的光的至少一部分转换成更 长的第二波长的光；以及第二半导体层，能够吸收第一波长的光的至少一部分。第一半导 体层在第二波长下具有最大第一折射率。第二半导体层在第二波长下具有大于最大第一折 射率的第二折射率。在一些情况下，第一半导体层的带隙能量大于第二波长的光子的能量。 在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于第二波长的光子的能量。在一些情况下，第二 半导体层的带隙能量小于第一半导体层的最小带隙能量。在一些情况下，第一半导体层的 带隙能量大于半导体势阱的跃迁能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于半导 体势阱的跃迁能量。在一些情况下，当利用光谱中心位于第一波长并且包括长于第一波长5的波长λ e的入射光照射时，第一半导体层吸收第一波长的光但不吸收的光，并且第二 半导体层吸收的光。在另一个实施例中，一种半导体光转换构造包括第一半导体层，用于吸收第一波 长的光的至少一部分；半导体势阱，用于将所吸收的第一波长的光的至少一部分转换成更 长的第二波长的光；以及第二半导体层，能够吸收第一波长的光的至少一部分。第二半导体 层的带隙能量小于第一半导体层的最小带隙能量。在一些情况下，第一半导体层的带隙能 量大于第二波长的光子的能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于第二波长的 光子的能量。在一些情况下，第二半导体层在第二波长下的折射率大于第一半导体层在第 二波长下的最大折射率。在一些情况下，第一半导体层的带隙能量大于半导体势阱的跃迁 能量。在一些情况下，第二半导体层的带隙能量大于半导体势阱的跃迁能量。在一些情况 下，半导体光转换构造包括多个具有相同跃迁能量的半导体势阱。在一些情况下，半导体光 转换构造包括多个具有不同跃迁能量的半导体势阱。在另一个实施例中，一种光学构造包括第一半导体层，所述第一半导体层在可见 光内的第一波长下具有折射率H1 ；第二半导体层，所述第二半导体层设置在第一半导体层 上并且在第一波长下具有折射率η2，其中η2小于H1 ；第三半导体层，所述第三半导体层设置 在第二半导体层上并且在第一波长下具有折射率η3，其中η3大于η2 ；结构化层，所述结构化 层直接设置在第三半导体层上；以及外涂层，所述外涂层直接设置在结构化层的至少一部 分上。该光学构造在第一波长下为基本透射性的。在一些情况下，外涂层包括光子晶体。在 一些情况下，第一半导体层为势阱。在一些情况下，第二半导体层基本吸收第一波长而非第 二波长的光。在一些情况下，第三半导体层基本吸收第一波长而非第二波长的光。在另一个实施例中，一种发光系统包括光源，所述光源发射第一波长和更长的第 二波长的光；一个或多个第一半导体光吸收层，所述一个或多个第一半导体光吸收层能够 吸收第一波长而非第二波长的光。所述一个或多个第一半导体光吸收层吸收由光源发射的 光的至少80%。所述发光系统还包括半导体势阱，所述半导体势阱将由所述一个或多个 第一半导体光吸收层吸收的光的至少一部分转换成较长波长的输出光；以及一个或多个第 二半导体光吸收层，所述一个或多个第二半导体光吸收层能够吸收第二波长的光。所述一 个或多个第二半导体光吸收层吸收由光源发射的剩余光。在一些情况下，所述一个或多个 第一半导体光吸收层吸收由光源发射的光的至少90%。在一些情况下，所述一个或多个第 一半导体光吸收层吸收由光源发射的光的至少95%。在一些情况下，所述发光系统包括多 个具有相同或不同跃迁能量的半导体势阱。在另一个实施例中，一种半导体光转换构造包括第一半导体层，所述第一半导体 层具有带隙能量Eabs，以用于吸收入射光的一部分而非全部；半导体势阱，所述半导体势阱 具有小于Eabs的跃迁能量Ete，以用于降频转换所吸收的入射光的至少一部分；以及第二半 导体层，所述第二半导体层具有小于Eabs且大于Ete的带隙能量Elb，以用于吸收剩余的入射 光。在一些情况下，由第一半导体层吸收的入射光部分以及由第二半导体层吸收的剩余入 射光包括不同波长的光谱区。在一些情况下，所述半导体光转换构造还包括具有大于Eabs的 带隙能量Ew的半导体窗。在一些情况下，Ew大于入射光的光子能量。在一些情况下，第一 半导体层毗邻半导体势阱。在一些情况下，第一半导体层紧邻半导体势阱。在一些情况下， 第一半导体层设置在半导体势阱和第二半导体层之间。在一些情况下，第一和第二半导体层中的每一个均紧邻半导体势阱。在另一个实施例中，一种制造用于从基材中提取光的光学构造的方法，包括下述 步骤(a)提供具有表面的基材；(b)将多个结构体设置在基材的表面上，其中所述多个结 构体形成暴露基材的表面的开口区域；(C)使结构体的至少一些结构体缩小；以及(d)涂布 外涂层，以覆盖缩小结构体和位于开口区域内的基材表面。在一些情况下，步骤(C)是通 过将蚀刻剂涂布到所述多个结构体上来进行的。在一些情况下，在施加蚀刻剂之后通过所 述多个结构体会降低基材表面的覆盖百分比。在一些情况下，所述多个结构体包括聚苯乙 烯。在一些情况下，所述多个结构体包括多个粒子。在一些情况下，所述多个粒子在施加蚀 刻剂之前为基本球形并且在施加蚀刻剂之后为基本锥状。在一些情况下，按顺序进行步骤 (a)至(d)。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体光转换构造，包括：半导体势阱，用于将第一波长的光的至少一部分转换成更长的第二波长的光；外层，设置在所述半导体势阱上并且具有第一折射率；结构化层，设置在所述外层上并且具有小于所述第一折射率的第二折射率，所述结构化层包括直接设置在所述外层上的多个结构体以及暴露所述外层的多个开口；以及结构化外涂层，直接设置在所述结构化层的至少一部分上以及所述多个开口内的所述外层的一部分上，所述外涂层具有大于所述第二折射率的第三折射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊颖，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US