[發(fā)明專利]具有量子簇柱的固態(tài)發(fā)光組件與其制作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110289739.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102468383A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳銘勝;梁文燈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 隆達(dá)電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/06
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光組件與其制作方法，特別是涉及一種具有量子簇柱(quantum?cluster)的固態(tài)發(fā)光組件與其制作方法。

背景技術(shù)

固態(tài)發(fā)光組件，特別是發(fā)光二極管(light?emitting?diode，簡(jiǎn)稱LED)應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛，主要作為顯示器背光模組、交通信號(hào)及照明的用途。而隨著環(huán)保意識(shí)的提升，發(fā)光二極管挾著節(jié)能與低污染等的優(yōu)勢(shì)，被積極發(fā)展作為新世代主要的光源，以取代過(guò)往的水銀燈管及鎢絲燈泡，因此，發(fā)光二極管的發(fā)光亮度愈形重要，業(yè)界及學(xué)界也朝提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率的課題持續(xù)努力。

參閱圖1，以往的發(fā)光二極管1的主要結(jié)構(gòu)包含一塊藍(lán)寶石基板11、一層具有第一型半導(dǎo)體性質(zhì)(即n-type)的第一披覆層12(n-cladding?layer)、一層具有第二型半導(dǎo)體性質(zhì)(即p-type)的第二披覆層14(p-cladding?layer)、一層夾設(shè)于該第一、二披覆層12、14間的發(fā)光層單元13，及一組與外界電連接的電極單元15。該發(fā)光層單元13包括多層交錯(cuò)層疊的阻障層131(barrier?layer)及量子井(quantum?well)結(jié)構(gòu)的發(fā)光層132(active?layer)。該電極單元15包括兩個(gè)分別與該第一、二披覆層12、14電連接的電極151、152。當(dāng)經(jīng)由該電極單元15的兩電極151、152自外界提供電能于該發(fā)光層單元13時(shí)，所述發(fā)光層132的量子井結(jié)構(gòu)將該第一、二披覆層12、14產(chǎn)生的電子與空穴限位而結(jié)合并釋放出光能。

然而，由于量子井結(jié)構(gòu)是二維空間，載子于二維空間的可移動(dòng)范圍相對(duì)較大，再者，形成該第一、二披覆層12、14與發(fā)光層單元13的過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷(dislocation)密度偏高，而影響量子井結(jié)構(gòu)的完整，從而降低電子空穴對(duì)的復(fù)合比率，致使此等以量子井結(jié)構(gòu)作為發(fā)光層132主要結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管1的內(nèi)部量子效率(Internal?quantum?efficiency)受限，導(dǎo)致整體發(fā)光效率無(wú)法有效地再進(jìn)一步提升。

為解決以往的發(fā)光二極管1所遭遇發(fā)光效率無(wú)法有效提高的瓶頸，目前有類量子點(diǎn)(quantum-dot-like)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管被提出。

參閱圖2，類量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管2包含一塊以藍(lán)寶石為主要構(gòu)成材料的基板21、一層以第一型(n-type)半導(dǎo)體材料構(gòu)成于該基板21上的第一披覆層22(n-cladding?layer)、一層以第二型(p-type)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的第二披覆層24(p-cladding?layer)、一層夾設(shè)于該第一、二披覆層22、24間的發(fā)光層單元23，及一組與外界電連接的電極單元25。該發(fā)光層單元23包括多層交錯(cuò)層疊的阻障層231與具有多個(gè)供電時(shí)以光電效應(yīng)產(chǎn)生光子的類量子點(diǎn)233的晶體層232。該電極單元25包括兩個(gè)分別與該第一、二披覆層22、24電連接的電極251、252。

當(dāng)經(jīng)由該電極單元25傳送自外界對(duì)該發(fā)光層單元23提供電能時(shí)，該第一、二披覆層22、24產(chǎn)生的電子與空穴被局限于所述類量子點(diǎn)233而結(jié)合并釋放出光能。

由于所述類量子點(diǎn)233結(jié)構(gòu)可視為分別獨(dú)立的準(zhǔn)零維空間，所以電子與空穴在該準(zhǔn)零維空間可自由移動(dòng)的范圍減少，同時(shí)，外延過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷對(duì)個(gè)別獨(dú)立的多個(gè)類量子點(diǎn)233結(jié)構(gòu)而言破壞有限，因此可以有效的增加電子空穴于所述類量子點(diǎn)233結(jié)合并將電能轉(zhuǎn)換為光能的機(jī)率，進(jìn)而提高發(fā)光二極管2的發(fā)光效率。

參閱圖2、圖3，大致而言，上述類量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管2的制作過(guò)程，是先進(jìn)行步驟31，在該基板21上外延形成該第一披覆層22，接著進(jìn)行步驟32，在該第一披覆層22上沉積形成該阻障層231，然后繼續(xù)進(jìn)行步驟33，在該阻障層231上外延一層以氮化鎵銦系化合物為主要成份的薄膜(圖未示)，接著進(jìn)行步驟34，以高溫?zé)崽幚淼姆绞绞乖摫∧ぷ冃螢樗霾灰?guī)則地形成于該阻障層231頂面的類量子點(diǎn)233；接下來(lái)進(jìn)行步驟35，自該阻障層231往上外延而形成該具有所述類量子點(diǎn)233的晶體層232；接著進(jìn)行步驟38，在該晶體層頂面再形成一層阻障層231，再重復(fù)進(jìn)行步驟33至步驟35而形成該具有多層交錯(cuò)層疊的阻障層231與晶體層232的發(fā)光層單元23；再接著實(shí)施步驟36，該發(fā)光層單元23的表面形成該第二披覆層24；最后進(jìn)行步驟37，分別在該第一、二披覆層22、24上形成該兩電極251、252而構(gòu)成該電極單元25，即制得類量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管2。