[发明专利]全色型Micro-LED器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于III‑氮化物/有机半导体混合杂化结构的全色型Micro‑LED阵列显示及白光器件，其混合了无机与有机发光二极管器件来获得高效率、超高分辨率且主动式的Micro‑LED显示和照明光源。在具有p‑n结构的In_xGa_1‑xN/氮化镓量子阱蓝光LED外延片的N型氮化镓层上分别蒸镀红光、绿光或者黄光有机材料，依次包括电子传输层、发光层、激子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层；在蒸镀其中一组材料时，利用遮挡掩膜将其他像素遮蔽。此技术结合了有机半导体材料和无机半导体材料，能够实现高效率、宽色域、功耗低、响应时间快的新型无机/有机半导体混合结构Micro‑LED器件阵列。

技术领域

本发明涉及一种基于III-氮化物/有机半导体混合杂化结构的全色型Micro-LED阵列显示及白光器件，属于半导体固体照明与显示技术领域。

背景技术

发光二极管以其高效率、长寿命、自发光、绿色环保等优点被称为第四代照明光源，已被广泛应用于各种显示、照明等领域。然而随着信息技术、移动互联网的飞速发展，虚拟显示(VR)、增强现实(AR)以及可穿戴设备的兴起，信息呈现方式越来越多样化，传统的显示技术已无法满足现有的需求，新型低功耗、高亮度、宽色域、超高解析度的微显示技术变得越来越重要。III-氮化物作为一种重要的半导体发光材料，其带隙较宽并且连续可调，发光颜色覆盖了整个可见光区、近紫外区以及红外波段，其在照明和显示领域的潜在应用一直是国际上的研究热点。随着微结构III-氮化物LED技术日益成熟，使得Micro-LED作为像素的LED微显示和照明技术成为可能。

通常LED都是单色光源，要想实现多中颜色发射或者白光发射，需要对红、绿、蓝三原色Micro-LED或者黄、蓝互补色的Micro-LED阵列进行组合，目前主要方法包括RGB三色LED法、UV/蓝光LED+发光介质法以及光学透镜合成法。但是上述这些制备方法存在全彩显示偏差、光转换效率低、发光介质涂覆不均匀、制备成本高、加工条件苛刻、不利于大面积生产等问题，因此不利于高品质商业化LED产品的实现和应用。近年来有机半导体材料正以其成本低廉、加工工艺简单、发光颜色丰富、易于集成等优点，被广泛应用于照明和显示领域。研究人员也积极尝试将无机半导体与有机半导体结合制备LED，这种混合结构的LED结合了无机半导体良好的电学性能和有机半导体优异的光学性能。基于此，我们提出一种新型基于III-氮化物/有机半导体混合杂化结构的全色型微LED器件。从目前公开的Micro-LED技术中，尚无将有机发光二极管技术与无机发光二极管技术结合的全色型Micro-LED。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于III-氮化物/有机半导体混合杂化结构的全色型Micro-LED阵列显示及白光器件。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于III-氮化物及有机半导体混合杂化结构的全色型Micro-LED阵列显示器件，其结构自下而上包括：

一蓝宝石衬底；

一生长在蓝宝石衬底上的氮化镓缓冲层；

一生长在缓冲层上的N型氮化镓层；

一生长在N型氮化镓层上的In_xGa_1-xN/氮化镓量子阱有源层；

一生长在量子阱有源层上的P型氮化镓层；

所述LED阵列器件刻蚀形成贯穿P型氮化镓层、量子阱有源层，深至N型氮化镓层的阵列式正方形台面结构，各正方形台面相互隔离；

还包括一P型电极，蒸镀在P型氮化镓层或者空穴注入层上，一N型电极，蒸镀在N型氮化镓层上；