[发明专利]一种光疗用蓝绿光芯片的外延结构及制备方法

说明书

本申请涉及电子器件制造技术的领域，具体公开了一种光疗用蓝绿光芯片的外延结构及制备方法。光疗用蓝绿光芯片的外延结构包括衬底和依次设于衬底上的反射DBR层、第一n型GaN层、第一量子阱层、第一p型GaN层、出射DBR层、隧道结和GaN基LED外延片；其制备方法为：在衬底上依次生成反射DBR层、第一n型GaN层、第一量子阱层、第一p型GaN层、出射DBR层、隧道结和GaN基LED外延片。本申请的光疗用蓝绿光芯片的外延结构具有发光角度相对大、半波宽相对窄的优点；另外，本申请的制备方法有助于减少光损失。

技术领域

本申请涉及电子器件制造技术的领域，更具体地说，它涉及一种光疗用蓝绿光芯片的外延结构及制备方法。

背景技术

光疗就是应用日光、人造光源中的可见光线和不可见光线防治疾病的方法，光疗仪光源的发光角度大，有助于提高光疗仪光源的均匀性，光疗仪光源发出的光的半波宽窄，有助于增强光疗仪光源的有效辐照强度，因此，选择合适的光源，有助于提高光疗仪的治疗效果。一些医用光疗仪使用GaN基蓝绿光LED外延片作为光源，GaN基蓝绿光LED外延片的结构，对于发出的光的特性有重要影响。

参照图1，相关技术中，GaN基蓝绿光LED外延片的基本结构是在蓝宝石衬底1上依次生长GaN缓冲层2、n-GaN层3、InGaN/GaN多量子阱发光层4和p-GaN层5；GaN基蓝绿光LED外延片的发光角度在120°左右，GaN基蓝绿光LED外延片射出的光的半波宽在15-17nm之间。

针对上述中的相关技术，发明人认为GaN基蓝绿光LED外延片发射光的半波宽较宽，不利于提升光疗仪的有效辐照强度。

发明内容

为了减小光疗仪光源发射光的半波宽对光疗仪的有效辐照强度的不利影响，本申请提供一种光疗用蓝绿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蓝绿光芯片的外延结构，采用如下的技术方案：

一种光疗用蓝绿光芯片的外延结构，包括衬底和依次设于衬底上的反射DBR层、第一n型GaN层、第一量子阱层、第一p型GaN层、出射DBR层、隧道结和GaN基LED外延片。

通过采用上述技术方案，第一量子阱层、反射DBR层和出射DBR层形成了谐振腔，第一n型GaN层向第一量子阱层注入电子，第一p型GaN层向第一量子阱层注入空穴，电子和空穴在第一量子阱层内辐射复合发光；光在反射DBR层和出射DBR层表面产生反射光波，反射光波射回谐振腔内并在谐振腔内震荡，谐振腔的长度决定光在谐振腔内震荡的模式，符合谐振腔腔体模式的光波从出射DBR层射出，其他模式的光波反射回第一量子阱层中进行光子重吸收和循环利用；因此，射出谐振腔的光束更加集中，半波宽更窄；由于隧道结的隧穿效应，射出谐振腔的光射入GaN基LED外延片，然后从GaN基LED外延片射出，由于GaN基LED外延片的出射角度较为发散，有助于增大芯片的发光角度；因此，光疗用蓝绿光芯片的外延结构既具有相对大的发光角度，从光疗用蓝绿光芯片的外延结构射出的光又具有相对窄的半波宽；

另外，第一量子阱层和GaN基LED外延片之间形成双量子阱层LED结构，这种双量子阱层LED结构有助于提高光强和内量子效率，增强第一量子阱层与GaN基LED外延片之间的协同作用；

因此，使用本申请的光疗用蓝绿光芯片的外延结构做为光疗仪的光源，有利于减小光疗仪光源发射光的半波宽对光疗仪的有效辐照强度的不利影响。

优选的，所述反射DBR层包括32-38对Ⅲ-Ⅴ族化合物层，所述出射DBR层包括8-12对Ⅲ-Ⅴ族化合物层。

通过采用上述技术方案，反射DBR层和出射DBR层包含的Ⅲ-Ⅴ族化合物层的对数对于光的出光功率和半波宽具有重要影响，当反射DBR层包括32-38对Ⅲ-Ⅴ族化合物层，出射DBR层包括8-12对Ⅲ-Ⅴ族化合物层时，从出射DBR层射出的光的半波宽和出光功率较为稳定，而且光的半波宽较窄，同时，具有较大的出光功率。