[发明专利]一种白光发光二极管及其制备方法

说明书

本发明属于半导体照明技术领域，公开了一种白光发光二极管及其制备方法，白光发光二极管包括无机发光层结构、金属纳米颗粒、有机发光聚合物，其中，金属纳米颗粒位于无机发光层结构之上，金属纳米颗粒上覆盖有机发光聚合物。本发明采用“LED+有机聚合物”的混合结构发白光，通过金属纳米颗粒实现高效降频转换，能够提高白光发光效率，且制备工艺简单、成本低。

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，尤其涉及一种白光发光二极管及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)作为高效和长寿命的新一代光源正在越来越多地应用于显示和照明。特别地，基于LED的固体照明是一种安全健康的“绿色光源”。其广泛应用会节省大量电能，有效地减少火力发电产生的CO2、SO2和粉尘的排放量，因而具有明显的环保效果。其次，发展固体照明产业也会对信息产业、汽车电子、原材料与装备制造、以及其他光电子产业等领域均起到重要的带动作用。现阶段，虽然LED技术已经商业化，但是要进一步提高其普及率必须得提高其发光效率特别是发白光效率以及降低成本。

目前市场上的白光LEDs主要是利用短波长Ⅲ-Ⅴ族氮化物激发荧光粉。尽管近些年来相关技术突飞猛进，通过荧光粉转换的白光LEDs最高效率达150lm/W左右，但仍远低于理论最高值350lm/W。其次，通过荧光粉发射白光还存在如下缺点：一是由于荧光粉颗粒尺寸较大，荧光粉转换的LEDs不适用于小像素高分辨的微显示技术；二是常规的红光和绿光荧光粉荧光效率较低，黄光荧光粉效率最高但也只有90％左右。另外现有的红光荧光粉的峰宽太宽。这些不但影响白光LED的效率，更导致较低的显色指数(CRI)和白光质量；三是荧光粉内部的光散射、自吸收和熄灭等效应会进一步降低白光LED的量子效率。

基于以上原因，研究者们纷纷寻找替代荧光粉的方法来实现白光发光。其中利用“LED+发光聚合物”的方法来实现白光的技术近些年逐渐引起关注。发光聚合物最主要的优势是通过非辐射共振能量转移(FRET)来提高降频转换的效率，其次利用发光聚合物发白光的方法还有如下优点：一是材料来源广泛，因为发光聚合物可以通过化学方法合成；二是发光聚合物有较好的光学特性，如有较高的光致发光(PL)量子效率；三是其斯托克斯位移很大(通常>100nm)，因此其自吸收效应很低；四是发光聚合物成膜方式简单，能有效简化工艺流程和降低成本。

尽管通过“LED+发光聚合物”的方法发白光优势明显，但是在实际应用中很难实现高效的非辐射能转移，目前的研究仅限于器件的光学表征，因此进行更深入的发光机理研究以及设计新的器件结构来提高“LED+发光聚合物”的发白光效率是很重要的工作。

发明内容

本申请实施例通过提供一种白光发光二极管及其制备方法，目的在于改变目前发白光LED普遍采用“LED+荧光粉”的现状以及改进采用“LED+发光聚合物”降频转换效果不显著的问题。

本申请实施例提供一种白光发光二极管，包括：无机发光层结构、金属纳米颗粒、有机发光聚合物；所述金属纳米颗粒位于所述无机发光层结构之上，所述金属纳米颗粒上覆盖所述有机发光聚合物。

优选的，所述无机发光层结构为无机蓝光LED结构或无机紫外LED结构，所述无机发光层结构包括从下至上依次层叠接触的无机LED基底、N型氮化物半导体层、无机LED发光层、P型氮化物半导体层。

优选的，所述无机发光层结构为无机蓝光LED结构或无机紫外LED结构，所述无机发光层结构包括从下至上依次层叠接触的无机LED基底、P型氮化物半导体层、无机LED发光层、N型氮化物半导体层。

优选的，所述金属纳米颗粒为银纳米颗粒、金纳米颗粒、金银合金纳米颗粒中的一种；所述有机发光聚合物为PPV、PPV衍生物、聚芴、聚芴衍生物中的一种。

另一方面，本申请实施例提供一种白光发光二极管的制备方法，在无机发光层结构上沉积金属纳米颗粒，在所述金属纳米颗粒上沉积有机发光聚合物。