在本发明专利技术的一些实施例中，器件包括衬底和半导体结构。衬底包括：波长转换元件（30），波长转换元件（30）包括设置于透明材料中的波长转换材料；包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层（34）；以及设置于波长转换元件和种子层之间的接合层（32）。半导体结构包括设置于n型区域和p型区域之间的III-氮化物发光层并生长于种子层上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生长于波长转换复合衬底上的半导体发光器件。
技术介绍
半导体发光器件是当前可用的最有效率的光源之一，包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED )、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器。制造能够在可见光谱工作的高亮度发光器件时当前感兴趣的材料系统包括πι-v族半导体，尤其是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III-氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相淀积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或其他外延技术在蓝宝石、碳化硅、III-氮化物或其他适当衬底上外延生长成分和掺杂剂浓度不同的半导体层的叠层，从而制造III-氮化物发光器件。叠层常常包括形成于衬底上，掺杂有例如Si的一个或多个η型层，形成于η型层上有源区 中的一个或多个发光层，以及形成于有源区上，掺杂有例如Mg的一个或多个P型层。在η和P型区域上形成电接触。图I示出了在US 7514721中更详细描述的LED，在此通过引用将其并入本文。“在成核结构58和发光陶瓷之间的界面处，直接通过晶片接合或通过中间接合层(未示出)，通过接合体56将发光陶瓷52接合到成核结构58。如果使用接合层，接合层的折射率优选介于接合层施加于其上的III-氮化物层和发光陶瓷的折射率之间，但可以使用折射率更低的接合层。然后在成核结构上生长设置于η型区域10和P型区域12之间包括发光区域14的外延层。”在η和P型区域10和12上形成η和P接触18和20。
技术实现思路
在本专利技术的一些实施例中，一种器件包括衬底和半导体结构。衬底包括波长转换元件，波长转换元件包括设置于透明材料中的波长转换材料；包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层；以及设置于波长转换元件和种子层之间的接合层。半导体结构包括设置于η型区域和P型区域之间的III-氮化物发光层并生长于种子层上。在本专利技术的一些实施例中，半导体结构生长于衬底上，该衬底包括波长转换元件，包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层，以及设置于波长转换元件和种子层之间的二向色滤光片。在本专利技术的一些实施例中，一种器件包括衬底、半导体结构和散射结构。衬底包括波长转换元件；包括III-氮化物材料将在其上成核的材料的种子层；以及设置于波长转换元件和种子层之间的接合层。半导体结构生长于种子层上，包括设置于η型区域和P型区域之间的III-氮化物发光层。散射结构被配置成散射由III-氮化物发光层和波长转换元件中的至少一个发射的光。附图说明图I示出了生长于附着于发光陶瓷的成核结构上的现有技术III-氮化物LED。图2示出了包括接合到波长转换元件的种子层的复合衬底。图3示出了生长于包括波长转换元件的复合衬底上的器件。图4示出了包括粗糙P型区域和透明导电金属氧化物的器件的一部分。图5示出了包括隧道结和粗糙η型区域的器件的一部分。图6示出了包括设置于复合衬底上的图案化非III-氮化物层的器件的一部分，复合衬底包括波长转换元件。图7示出了包括设置于η型区域之内的图案化非III-氮化物层的器件的一部分。图8是针对二向色滤光片一个范例作为波长函数的反射率图示，二向色滤光片可 以设置于衬底中的种子层和波长转换元件之间。图9示出了生长于包括两个波长转换元件的复合衬底上的半导体结构。具体实施例方式在本专利技术的实施例中，在波长转换复合衬底上生长III-氮化物发光器件，波长转换复合衬底包括接合到波长转换元件的种子层。尽管在下面的范例中，半导体发光器件是发射蓝色或紫外光的III-氮化物LED，但可以使用除LED之外的半导体发光器件，例如由其他材料系统制造的激光二极管和半导体发光器件，其他材料系统例如是其他III-V材料、III-磷化物、III-砷化物、II-VI材料或Si基材料。图2示出了根据本专利技术实施例的波长转换衬底。将波长转换元件30接合到种子层34。可以将种子层34直接接合到波长转换元件30，或者可以在种子层34和波长转换元件30之间设置任选的接合层32，例如SiOx、SiO2、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、SiNx, Si3N4,HfO2、其混合物，金属，例如Mo、Ti、TiN、其他合金和其他半导体或电介质。选择波长转换元件30、任选的接合层32和种子层34的全部以便经得起生长III-氮化物发光器件所需的条件，例如包括在H2环境中在至少800°C温度下五个小时。在一些实施例中，选择波长转换元件30，使得在N2环境中暴露于高于800°C温度下至少两小时的时候，波长转换兀件的发光性质劣化小于20%,或更优选劣化小于10%,发光性质例如包括量子效率、量子效率随时间的维持、发射光谱、吸收光谱和量子效率随温度的维持。在一些实施例中，选择波长转换元件30、任选的接合层32和种子层34以具有相当好地匹配III-氮化物材料的热膨胀系数(CTE)。在一些实施例中，波长转换元件30的CTE介于每开氏度5ppm和9ppm之间。在一些实施例中，选择波长转换元件30、任选的接合层32和种子层34以具有特定的折射率。例如，可以选择折射率以从III-氮化物层向空气中有效率地提取光。在一些实施例中，如US 7341878、US 7361938和US 7521862中更详细所述，波长转换元件30是例如通过烧结粉末磷光体形成的发光陶瓷，在此通过引用将这些文献并入本文。在图2中所示的实施例中，波长转换元件30是设置于透明材料38中的波长转换材料36。波长转换材料36可以是，例如一种或多种粉末磷光体、染料、半导体材料或量子点。可以在透明材料或发光陶瓷中包括非波长转换材料，例如TiOx颗粒，例如导致光散射或改善器件的关断状态白色外观。透明材料38可以是，例如玻璃、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、石英或Si02。可以使用与包括一种或多种波长转换材料的波长转换衬底结合的LED生成白光或其他颜色的单色光。可以通过波长转换衬底将LED发射的全部或仅一部分光进行转换。LED发射的未转换光可以是最终光谱的一部分，但未必一定这样。常见组合的范例包括发蓝光LED与发黄光磷光体组合，发蓝光LED与发绿光和红光磷光体组合，发紫外光LED与发蓝光和黄光磷光体组合，以及发紫外光LED与发蓝光、绿光和红光的磷光体组合。可以添加发射其他颜色光的波长转换材料以调节从器件发射的光的光谱。可以在单个波长转换元件中混合多种波长转换材料，形成为单个波长转换元件中的离散层，或形成为可以接合或粘合在一起的多个波长转换元件中的混合或离散层。在一些实施例中，波长转换元件包括两个层压在一起的发光陶瓷板，发光陶瓷板附着于设置于透明材料中的波长转换材料、设置于透明材料中的波长转换材料混合物或设置于透明材料不同区域中的多种波长转换材料。 图9示出了具有多个波长转移元件30a和30b的衬底22。种子层34通过接合层32附着于波长转换元件30a。在一些实施例中，波长转换元件30a比波长转换元件30b距生长于种子层34上的半导体结构42更近，是发红光的波长转换元件。波长转换元件30b距半导体结构42更远，是发黄光或绿光的波长转换元件。可以在半导体结构上形成一个或多个反射接触，从而可以通过波长转换元件30a和30b从器件提取光。可以在形成衬底22之前或之后，以及生长和/或处理半导体结构42之前或之后，通过粘合剂连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：NF加德纳，AJF达维达，OB施彻金，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：
国别省市：
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