[发明专利]一种光疗用红黄光芯片的外延结构及制备方法

说明书

本申请涉及发光二极管技术领域和光医疗器械领域，具体公开了一种光疗用红黄光芯片的外延结构及制备方法。光疗用红黄光芯片的外延结构包括GaAs衬底层以及依次设于GaAs衬底层上的超辐射发光二级管区、隧道结和发光二极管区，超辐射发光二级管区包括第一波导层、第一量子阱层以及第二波导层，第一量子阱层设于第一波导层与第二波导层之间，且第二波导层位于第一波导层上方。本申请的光疗用红黄光芯片可作为光疗仪的光源，与传统的发光二极管光源相比，具有频率分布集中度高，半波宽窄的优点，有利于提高治疗效果。

技术领域

本申请涉及发光二极管技术领域和光医疗器械领域，更具体地说，它涉及一种光疗用红黄光芯片的外延结构及制备方法。

背景技术

光疗技术已经有上百年的发展历史，通常被用于治疗皮肤病。在光疗技术的发展过程中，可见光光疗、红外线光疗、紫外线光疗等光疗方法相继形成。理想的光疗仪应当具备以下特征(1)光的频率分布集中度高；(2)光照均匀。

红黄光光疗属于可见光光疗的一种，红黄光对人体穿透能力强，疗效显著，因此在临床治疗的各领域中得到广泛的应用。目前，随着发光二极管技术的快速发展，发光二极管已经取代传统光源，成为红黄光光疗所使用的主要光源。发光二极管由PN结组成，当在发光二极管中通入电流时，来自n区的电子与来自p区的空穴在p区与n区的交界处复合，并释放能量发光。由于电子与空穴的复合具有随机性，因此与传统光疗光源相比，发光二极管具有较大的发光角度和较大的覆盖面积。

针对上述中的相关技术，发明人认为，当使用发光二极管作为光疗仪的光源时，虽然发光二极管实现了较大的发光角度，但由于电子与空穴复合具有随机性，发光二极管发光的频率分布较为分散，导致半波宽较宽，出射光中有一部分并未对治疗起作用，难以达到较好的治疗效果。

发明内容

为了改善红黄光发光二极管的半波宽较宽，难以达到较好的治疗效果的缺陷，本申请提供一种光疗用红黄光芯片的外延结构及制备方法。

第一方面，本申请提供一种光疗用红黄光芯片的外延结构，采用如下的技术方案：一种光疗用红黄光芯片的外延结构，包括GaAs衬底层以及依次设于GaAs衬底层上的超辐射发光二级管区、隧道结和发光二极管区，所述超辐射发光二级管区包括第一波导层、第一量子阱层以及第二波导层，所述第一量子阱层设于第一波导层与第二波导层之间，且所述第二波导层位于第一波导层上方。

通过采用上述技术方案，工作时，外加电流经过发光二极管区向下传播，依靠隧穿效应穿过隧道结，然后再经过发光二极管区，最终从衬底层离开。在电流的驱动下，电子与空穴在第一量子阱层内结合并发光。第一量子阱层发出的光受到第一波导层和第二波导层的约束，半波宽以及发光角度均减小，然后向上传播并穿过隧道结，最终与发光二极管区发出的光共同离开芯片。当超辐射发光二级管区发出的光与发光二极管区发出的光混合之后，虽然发光角度有所减小，但与单独设置超辐射发光二极管区的情况相比，发光角度仍然较大；与单独设置发光二极管区时相比，光的半波宽平均化，总体的半波宽减小，光的频率的分布更加集中，从而有利于提高治疗效果。

优选的，所述发光二极管区包括依次设置于隧道结上方的n型GaAs层、第二量子阱层以及p型GaAs层。

通过采用上述技术方案，当外加电流经过发光二极管区时，n型GaAs层提供的电子与p型GaAs层提供的空穴受到电流的驱动，在第二量子阱层内复合并发光。由于n型GaAs层与p型GaAs层仅起到提供载流子的作用，并不具备对光的约束效果，因此发光二极管区发出的光同时具有较大的半波宽和较大的发光角度。

优选的，所述GaAs衬底层与第一波导层之间设有第一反射层，所述隧道结与第二波导层之间设有第二反射层，所述第一反射层的反射率大于第二反射层的反射率。