[发明专利]电注入调控三基色单芯片白光发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明领域和金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术领域，尤其涉 及一种单芯片白光发光二极管(LED)器件。

背景技术

目前，国内乃至国际上实现白光LED的主流方法仍然是以下三种。其中之一是采用 GaN基蓝光、绿光和GaAs基红光LED构成三基色完备发光体系。把这三种颜色的LED 按一定的比例封装在一起就可以得到用于照明用途的白光。这种方法封装的每一个芯片都 需要独立的驱动电路，因此控制电路相对复杂，成本高。另外一种，也是最为常见的是GaN 基蓝光LED利用荧光粉转换方法。这种方法是在高亮度GaN基蓝光LED的表面均匀涂抹 荧光粉和透明树脂，LED辐射出峰值为470nm左右的蓝光，而部分蓝光激发荧光粉发出峰 值为570nm左右的黄绿光，与另一部分透射出来的蓝光通过微透镜聚焦组成白光。这种方 法由于荧光粉长时间处于LED光直射的高温状态引起性能退化，使白光LED的效率下降 和光谱改变。类似于蓝光激发荧光粉的方法，有人提出了用GaN基紫外光LED辐射的紫 外光去激发荧光粉得到白光的方法。这种方法存在的主要问题是由于低掺杂效率和低量子 效率，高性能的紫外光LED是很难得到的，另外，荧光粉以及抗紫外光退化的封装材料都 有待深一步研究。

如中国专利(申请)200320117244.5，200410081198.7等，都属于利用上述三种途径 之一制备白光LED的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路简单，无需荧光粉，较高光电转化效率的单芯片白光 LED。

本发明的技术方案是：

一种电注入调控三基色的白光LED，在衬底的一侧依次叠加第一n型欧姆接触层、绿 光有源层、p型欧姆接触层、蓝光有源层和第二n型欧姆接触层，或者依次叠加第一p型 欧姆接触层、绿光有源层、n型欧姆接触层、蓝光有源层和第二p型欧姆接触层，在衬底 的另一侧键合红光LED。

上述绿光有源层为发射波长在绿光波段的量子阱，所述量子阱可为InGaN或AlInGaN 量子阱。所述量子阱的周期数可为1～20，每个周期中，阱的厚度可为1nm～5nm之间， 垒的厚度可为6nm～20nm之间。

上述蓝光有源层为发射波长在蓝光波段的量子阱，所述量子阱可为InGaN或AlInGaN 量子阱。所述量子阱的周期数可为1～20，每个周期中，阱的厚度可为1nm～5nm之间， 垒的厚度可为6nm～20nm之间。

上述绿光有源层和蓝光有源层共用一个p型欧姆接触层或n型欧姆接触层。

上述n型欧姆接触层材料为n型GaN，厚度为300nm～1500nm，一般是掺杂Si的GaN 层，其中Si的掺杂浓度为1.0×10¹⁸cm^-3～1.0×10²⁰cm^-3。

上述p型欧姆接触层材料为p型GaN，厚度为300nm～1500nm，一般是掺杂Mg的 GaN层，其中Mg的掺杂浓度为1.0×10¹⁷cm^-3～1.0×10¹⁹cm^-3。

上述红光LED是InP基的红光LED。

在上述LED器件的n型和p型欧姆接触层上制作出接触电极就可以通过控制各对电极 之间的电流、电压的大小控制蓝光、绿光和红光量子阱的发光强度，这相当于三个各自独 立的光源。调节三个光源强度的比例，根据标准色度分布图可以得到各种色度的白光。本 发明的LED器件只需单一芯片即可发出白色光，而且器件的电路简单，无需荧光粉，寿命 长，具有较高的光电转化效率，是一种理想的替代现有的白炽灯和荧光灯等照明光源的新 产品，同时也将会在光调控和全色显示领域发挥重要作用。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的GaN基白光LED的结构示意图。

图2是本发明实施例2制备的GaN基白光LED的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：