[發明專利]一種高白光光效氮化鎵LED管芯結構

有效

• 申請號: 201110082400.8
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN102738330A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 沈燕;馮健;藺福合;王成新;李樹強
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00;H01L33/48;H01L33/50
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明涉及一種具有復合反射膜的氮化鎵LED芯片結構，屬于發光二極管器件制備技術領域。

背景技術

LED具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，被稱為第四代照明光源或綠色光源，可廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。近年來，世界上一些經濟發達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術競賽。美國從2000年起投資5億美元實施“國家半導體照明計劃”，歐盟也在2000年7月宣布啟動類似的“彩虹計劃”。我國科技部在“863”計劃的支持下，2003年6月提出發展半導體照明計劃。

照明用白光LED多是以藍色LED為基礎光源，將藍色LED發出的一部分藍光用來激發熒光粉，使熒光粉發出黃綠光或紅光和綠光，另一部分藍色光透射出來，與熒光粉發出的黃綠光或紅光和綠光組成白光。藍色LED發出的藍色光(發光峰值波長在430nm或470nm)可與黃綠色熒光粉發出的黃綠光組成白光，也可與發出的發光峰值在650nm的紅光和發光峰值在540nm的綠光組成白光。目前，國內外制作白光LED的方法是先將LED芯片放置在封裝的基片上，在芯片周圍涂敷YAG熒光粉，再用環氧樹脂包封。樹脂既起保護芯片的作用又起到聚光鏡的作用。從LED芯片發射出的藍色光射到熒光粉層內經多次散亂的反射、吸收，最后向外部發出。LED發出的部分藍色光激發黃色的YAG熒光粉層，使其發出黃色光(峰值為555nm)，一部分藍色光直接或反射后向外發出，藍色光與熒光粉激發的黃色光，根據補色關系，兩色光相混后即可得到白光。

提高白光LED光效，最主要是增加其核心器件藍色LED的出光率，在盡可能多的藍色光范圍內，使熒光粉相遇激發的藍色光和未激發藍色光混色比顯色指數和色坐標為最佳的白光比。在實際器件中，這與激發黃光的熒光粉層涂覆均勻性和厚度有很大關系，熒光粉量少激發黃光少，白光顯色冷偏藍。熒光粉量過多，激發的黃光多混色白光偏綠，色純度不高。在藍光與黃光混合比列相當的情況下，盡可能的使其從器件中提取出來，不再損失掉也是提高LED白光光效的很重要的關鍵點。

在提高白光LED光效的諸多技術中，大多是關于高發光效率藍光LED、改良封裝工藝、優化熒光粉配比等工藝技術，這些方法技術只是單純的從某一角度提高白光的效果，最終的結果是白光的顯色指數、色純度、色溫、光效等不能很好的結合。也有采用背面金屬反射鏡芯片工藝，但單一金屬材料往往對某一波段光強烈吸收或散射，很難有金屬反射鏡對整個波域高反射率，尤其是在藍光LED芯片中高反射藍光的金屬材料只有Al和Ag，而金屬Al反射率最高不過80％，金屬Ag反射率高但其受環境以及自身膨脹系數、表面狀態特點，很難粘附在藍寶石上面。因此，對GaN藍光背面反射鏡研究一直是應用照明領域功率芯片的研究熱點。中國專利CN200810055710.9公開了一種在減薄的芯片背面蒸鍍反射膜，提高發光二極管光取出效率的方法，其中反射膜包括介質膜和金屬膜，介質膜成分為氧化硅和氧化鈦結構；該專利文件只是單純從提高二極管芯片背向反射出光，利用透明無吸收高低折射率介質反射膜對LED芯片高反射，輔助金屬反射膜提高寬波范圍反射，以提高芯片整體反射率。該介質金屬反射膜并沒有針對芯片應用封裝白光光效提升研究設計。隨著LED照明應用，在通用照明領域如何最大程度提高藍光轉換白光光效，成為外延、芯片、封裝整個工藝中研究的熱點，但在反射膜應用領域尚未見提高藍光轉換白光光效的報道。

發明內容

針對現有技術的不足，為了提高藍光轉換白光光效，本發明提供一種高白光光效的氮化鎵LED管芯結構。

術語說明：

DBR，分布式布拉格反射鏡的常規簡稱。

LED，發光二極管的簡稱。

本發明技術方案如下：

一種高白光光效的氮化鎵LED管芯結構，包括自上而下的P電極、P型電流擴展層、量子阱有源區、N型層、N電極、襯底、反射膜；其中所述反射膜蒸鍍在減薄拋光的襯底背面，該反射膜是一種多重復合DBR介質膜，由兩種介質膜材料組合、且膜系結構是多波段光波反射；

所述介質膜材料選自TiO₂、SiO₂，每個周期各材料層交替，介質膜周期數6-25，總層數12-50層。

每個周期內各層厚度根據所控反射的主波長而定，使各層介質膜光學厚度為所控反射波長的四分之一倍。