[发明专利]柔性GaN发光二极管

说明书

提供了制造柔性独立LED结构的方法。LED结构可在蓝宝石衬底上形成，并且然后LED结构的表面可被涂覆有环氧树脂并附着到刚性支撑衬底。可使用来自高功率脉冲模式激光器的紫外光束和阴影掩模来执行激光剥离过程，从而使LED结构的至少一部分与蓝宝石衬底分离。然后，衬底可浸没在丙酮浴中以溶解环氧树脂并分离结构与支撑衬底。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年8月21日提交的美国临时申请序列号62/040,253的权益，该临时申请由此通过引用被整体地并入，包括任何图、表格或绘图。

技术领域

本文公开的主体涉及柔性发光二极管（LED）设备。

背景技术

有机LED（OLED）长期以来被吹捧为用于柔性光电子/电子设备的专用材料。柔性OLED显示器产品的日常使用的一些熟悉的示例包括智能电话和平板LED电视。然而，OLED与无机LED相比具有缺点，诸如在高湿度条件下的短寿命（̴10,000小时）、低效率和低稳定性。也就是说，无机发射器在很多方面——包括稳定性、输出功率、效率和寿命——比OLED优越。此外，无机LED具有从近紫外到红外的宽频谱范围，且可基于在无机LED的有源区中的量子阱的厚度和/或成分中的铟的量来定制和设计发射波长。

通常，使用金属氧化物化学气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）的生长技术来使无机LED在厚的、硬的坚硬衬底（包括但不限于蓝宝石、硅、碳化硅或氮化硅）上生长。照此，这些设备不能够在没有对机械结构的损坏的情况下变形或弯曲。

然而，最近的研究努力使得在柔性平台上的III族氮化物发光二极管（LED）更接近现实。III族氮化物无机设备，特别是氮化镓（GaN）设备已在商业上用在绿色、蓝色和白色LED中，并在高亮度和效率的情况下证明长寿命。柔性无机LED的现有展示依赖于将微图案化LED阵列从蓝宝石或Si衬底转移到塑料/聚合物异质衬底，使得发射器看起来采用柔性衬底的曲线轮廓。然而，LED本身不是柔性的；柔性仍然限于外在衬底。

Chun等人（“Transfer of GaN LEDs from Sapphire to Flexible Substratesby Laser Lift-Off and Contact Printing”IEEE Photon. Technol. Lett. 24, 2115,2012）公开了通过激光剥离（LLO）和转移印刷方法来制造基于柔性GaN的LED系统。LLO能够实现将整个GaN LED层从蓝宝石转移到硅处理晶片上以便为任何形状的LED提供稳定平台。在LED下方的聚合物基座结构支持图案化LED阵列从硅处理晶片到柔性衬底的高效转移印刷。

然而，存在与在聚合物膜上转移无机LED的方法相关联的明显缺点，包括在个体发射器之间的非均匀性、复杂的组装过程、高的制造成本和差的可靠性。更重要地，LED本身不是柔性的；柔性仍然限于外在衬底。

发明内容

本发明的实施例包括真正连续的膜、柔性的、独立的LED结构和制造该结构的方法。有利地，本发明的柔性LED本身是独立和柔性的，且不需要依赖于目标衬底的柔性。这样的LED可在理论上附着到任何材料。

根据示例性实施例，可使用标准微制造工序来制造GaN发光二极管（LED）（例如在蓝宝石基底上生长）。这个结构可暂时安装在刚性支撑层（例如玻璃）上，且这可例如用环氧树脂来完成。激光剥离（LLO）过程可被执行以将LED结构或条从基底（例如蓝宝石基底）分离。LLO过程可使用准直高能UV激光束（例如266 nm）。LED结构或条可然后浸没在浴（例如丙酮浴）中，使得LED结构或条至少部分地与其基底分离。

通过从LED条移除蓝宝石基底并使用环氧树脂和刚性支撑衬底作为中间缓冲层，可获得柔性GaN LED条。独立GaN LED叠层或条单独地是柔性的。LED条变成悬浮的，以形成可由于在半导体膜中的内建应变而向上弯曲的独立结构。弯曲效应的程度由膜的厚度、长度和应变支配。