[发明专利]一种用于可见光通信的LED器件

说明书

本发明公开了一种用于可见光通信的LED器件，包括衬底、若干个并联的并设置在所述衬底的芯粒、以及设置在若干个芯粒顶部的P电极，所述芯粒在所述衬底自下而上依次生长有非掺杂的GaN缓冲层、N‑GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、p‑AlGaN电子阻挡层和P‑GaN层；所述P电极设置在每个芯粒的P‑GaN层的上层；N电极环形设置在所述N‑GaN层的外侧面，若干个芯粒的N电极通过导线连接，所述导线还连接有焊点。本发明的LED器件通过若干个LED芯粒并联而成，可以有效地提升LED器件的光输出功率。另外，通过ICP刻蚀的方式得到N‑GaN层后，在N‑GaN层外侧面环绕设置N电极，提升电流的扩展速率的同时，还能使电流在LED芯片中的分布更加均匀。

技术领域

本发明涉及照明和通信技术领域，具体涉及一种用于可见光通信的LED器件。

背景技术

GaN基LED是目前主流的商用照明光源，其内量子效率已接近100％，出光效率接近80％，但是其调制带宽仅3-50MHz，远远不能满足可见光通信光源的要求，提升LED本身的带宽将使可见光通信系统获得质的飞跃。

传统的可见光通信LED芯片的带宽不够高，所以通过减少发光面积，增加电流密度的方式可以提升LED的带宽。但是相应地，LED带宽提高的同时，由于发光面积降低，LED的照明功能有所损耗，仅仅是几十mW的级别。所以光效和照明就成了一个相互矛盾的关系，满足光效的同时，带宽难以满足；满足带宽的同时，光效又难以满足。而采用阵列的LED结构，增加小尺寸LED并联的个数，在满足光效地同时，可以有效地提升LED的带宽。

传统的LED芯片电极结构对电流的扩展性没那么好，可以通过对LED电极材料和结构的设计，使LED的电流扩展得更均匀，使得载流子更加均匀得在有源区复合，提高辐射符合率，增加器件的响应频率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于可见光通信的LED器件，采用若干个并联的Micro-LED芯粒，提升LED器件的发光功率，光效提升的同时，提升LED的电流扩展均匀性，同时提升LED的带宽。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种用于可见光通信的LED器件，包括衬底、若干个并联的并设置在所述衬底的芯粒、以及设置在若干个芯粒顶部的P电极，所述芯粒在所述衬底利用MOCVD技术自下而上依次生长有非掺杂的GaN缓冲层、N-GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、p-AlGaN电子阻挡层、P-GaN层；P电极设置在每个芯粒的P-GaN层的上层；N电极环形设置在所述N-GaN层的外侧面，若干个芯粒的N电极通过导线连接，所述导线还连接有焊点。每个并联的芯粒之间共用同一衬底和P电极。

进一步，所述N电极的材料为Ti、Al、Ni或Au中的一种或两种以上，可以有效地提升LED器件的欧姆接触特性。

再进一步，所述若干个芯粒的N电极所用材料均相同。

进一步，所述P电极为石墨烯材料。

再进一步，所述用于可见光通信的LED器件还包括连接桥和保护层，所述连接桥设置于并联的芯粒的N-GaN层之间并与两个芯粒的N电极连接，导线设置在连接桥的上层并互连，导线的上层设有保护层；连接桥和保护层的材质均为SiO₂。

进一步，所述连接桥和保护层的制备方法为：刻蚀出mesa台面，得到N-GaN层后，在N-GaN层的上层沉积SiO₂层，然后在SiO₂层的上层光刻连接桥，在连接桥的上层蒸镀金属，并光刻出导线、N电极和焊点，在导线的上层沉积SiO₂层，得到保护层。所述金属为Ti、Al、Ni或Au中的一种或两种以上。

再进一步，所述衬底的材料为蓝宝石、硅、碳化硅或氮化镓中的一种。

进一步，所述芯粒的数量为3N个，N≥1且N为整数。