[发明专利]用于发光器件的单晶荧光体光转化结构

说明书

发明领域

本发明涉及固态发光器件和其制造方法，更详细地讲，本发明涉及用在固态发光器件中的光转化结构。

发明背景

发光二极管和激光二极管是众所周知的在施加足够电压时能够产生光的固态发光元件。发光二极管和激光二极管可以通称为发光器件(“LED”)。发光器件通常包括形成于在底材如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓等上生长的外延层中的p-n结。LED产生的光的波长分布通常取决于制造p-n结的材料和构成器件的有源区的薄外延层的结构。

经常需要将荧光体结合到固态发光器件中以加强具体频带中的发射辐射和/或将至少一些所述辐射转化到另一频带。术语“荧光体”在本文中可用来指在一波长下吸收光且在不同波长下再发射光的任何材料，此与吸收和再发射之间的延迟无关且与所涉及的波长无关。因此，术语“荧光体”在本文中可用来指有时称为荧光材料和/或磷光材料的材料。通常，荧光体吸收较短波长的光且再发射较长波长的光。同样地，由LED在第一波长下发射的一些或所有光可被荧光体颗粒吸收，所述荧光体颗粒可响应地在第二波长下发射光。例如，单个发蓝光LED可被黄色荧光体如铈掺杂的钇铝石榴石(YAG)围绕。产生的光(其为蓝光与黄光的组合)对于观测者可呈现白色。

虽然由本领域的技术人员已知并使用过许多荧光体，但仍存在对于改善量子效率和便于制造包括荧光体的固态发光器件的荧光体材料和方法的需要。

发明概述

根据本发明的一些实施方案，提供了包括固态发光晶粒和光转化结构的固态发光器件。所述固态发光晶粒经构造以在其激发时发射光。所述光转化结构包括单晶荧光体且可在所述固态发光晶粒的发光表面上。在一些实施方案中，所述光转化结构经由粘合层连接至所述发光表面，在一些实施方案中，所述粘合层包含聚硅氧烷聚合物。此外，在一些实施方案中，所述光转化结构可定尺寸以适合所述固态发光晶粒的发光表面。在一些实施方案中，所述光转化结构可直接在所述固态发光晶粒的发光表面上。另外，在一些实施方案中，所述光转化结构可充当固态发光晶粒的底材。

可作为单晶生长的荧光体材料可在本发明的一些实施方案的光转化结构中使用。例如，可使用铈掺杂的单晶荧光体，例如铈:YAG、Ce:(Ca，Mg，Sr)AlSiN₃和/或Ce:SrGaS。作为另一实例，可使用铕掺杂的单晶荧光体，例如Eu:(Ca，Sr)AlSiN₃、Eu:Sr_2-xBa_xSiO₄、Eu:SrGaS、Eu:α-SiAlON和铕掺杂的硅石榴石。

根据本发明的一些实施方案，可将所述单晶荧光体光转化结构纹理化、糙化、蚀刻和/或特征化。

根据本发明的一些实施方案，还提供了制造固态发光器件的方法。在一些实施方案中，制造固态发光器件的方法包括将包括单晶荧光体的光转化结构置放于固态发光晶粒的发光表面上。根据本发明的一些实施方案，所述光转化结构的置放可包括将包括单晶荧光体的光转化结构粘合连接至所述固态发光晶粒的发光表面。根据本发明的其它实施方案，所述光转化结构的置放还可包括经由单晶薄膜沉积技术在所述固态发光晶粒的表面上生长单晶荧光体。