[发明专利]发光器件、发光器件封装和包括其的发光系统

说明书

技术领域

本发明涉及发光器件、发光器件封装和发光系统。

背景技术

基于氮化物半导体薄膜的发光器件将电能转换为光能。随着薄膜生长技术和发光材料的发展，使用通过组合周期表的III族元素和V族元素形成的氮化物半导体材料的发光器件发射具有诸如红色、绿色、蓝色和紫外线的各种波长(颜色)的白光，并且通过使用荧光材料或组合颜色来实现高效率的白光。而且，与诸如荧光灯和白炽灯的现有光源相比，基于氮化物半导体薄膜的发光器件具有低功耗、半永久寿命、快速响应时间、稳定性和环保性。因此，发光器件的应用正扩展到替代构成液晶显示器(LCD)装置的冷阴极荧光灯(CCFL)的背光单元的发光二极管(LED)背光、替代荧光灯或白炽灯的白色LED发光器件、汽车的头灯、交通灯等。在扩展氮化物半导体发光器件的应用中，需要用于开发高效率发光器件的技术。

现有技术的氮化物半导体发光器件具有下述限制：当注入高电流时由于严重的非辐射复合损失过程导致发光效率降低。该原因未得到清楚地证实，并且许多国际学者和专家正在积极地研究以找到原因。而且，现有技术的氮化物半导体发光器件具有下述限制：当注入低电流时由于晶体缺陷导致的非辐射复合损失过程降低了发光效率。

在发射蓝光和绿光的氮化物半导体发光器件中，当注入高电流时引起的发光效率的降低是在实施用于高输出和高效率发光的发光器件中的紧迫的技术限制之一。

因此，强烈地要求开发理想的氮化物半导体发光器件结构，该理想的氮化物半导体发光器件结构在从具有少量注入电流的区域到具有大量注入电流的区域的范围内的所有注入电流区域中提供优异的发光量子效率。

发明内容

实施例提供了一种发光器件、发光器件封装和发光系统，它们创新地解决了现有技术氮化物半导体发光器件的限制，诸如在注入高电流时由于非辐射复合损失导致的发光效率的降低和在注入低电流时由于晶体缺陷导致的非辐射复合损失引起的发光效率的降低，由此，在所有注入电流区域中实现了高效率的发光特性。

在一个实施例中，一种发光器件包括：第一导电类型半导体层；第二导电类型半导体层；以及在第一和第二导电类型半导体层之间的有源层，其中，有源层包括：与第二导电类型半导体层相邻的第一有源层；与第一导电类型半导体层相邻的第二有源层；以及在第一和第二有源层之间的门量子势垒。

在另一实施例中，一种发光器件包括：第一导电类型半导体层；第二导电类型半导体层；以及在第一和第二导电类型半导体层之间的有源层，其中有源层包括：与第一导电类型半导体层相邻的多量子阱结构的第三有源层；与第二导电类型半导体层相邻的单量子阱结构的第四有源层；以及在第三和第四有源层之间的门量子势垒。

在又一实施例中，一种发光器件封装包括：发光器件；其中布置发光器件的封装主体；以及，一个或多个电极，其电连接发光器件和封装主体。

在又一实施例中，一种发光系统包括发光单元，该发光单元包括发光器件封装。

在附图和下面的说明中阐述一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图并且根据权利要求，其他的特征是显而易见的。

附图说明

图1是是示意地示出包括多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的有源层能带的视图。

图2是示出基于包括多量子阱结构有源层的现有技术氮化物半导体发光器件(参见图1)的注入电流量的增加的内部发光量子效率的特性视图。

图3是示意地示出包括宽单量子阱结构的有源层的现有技术氮化物半导体发光器件的有源层能带的视图。

图4是示出基于包括宽单量子阱结构的有源层的现有技术氮化物半导体发光器件(参见图3)的注入电流量的增加的内部发光量子效率的特性视图。

图5是示出根据实施例的发光器件的截表面的示例性视图。

图6是示意地示出根据第一实施例的发光器件中包括第一和第二有源层(即，双有源层)的发光器件的有源层的能带隙的视图。

图7是示出基于根据第一实施例的双有源层氮化物半导体发光器件的注入电流的发光效率的特性视图。

图8是示意地示出根据第二实施例的发光器件中具有包括多量子阱结构的第一有源层和超晶格结构的第二有源层的双有源层的双有源层发光器件的有源层的能带隙的视图。

图9是示意地示出根据第三实施例的发光器件中具有包括窄单量子阱结构的第一有源层和宽单量子阱结构的第二有源层的双有源层的发光器件的有源层的能带隙的视图。

图10是示出根据第三实施例的发光器件中的基于包括双有源层的氮化物半导体蓝光发光器件的注入电流的光学输出功率特性的视图。