[發明專利]發光二極管裝置

有效

• 申請號: 201210370912.9
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103715317A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 許進恭;賴韋志
• 申請（專利權）人: 華夏光股份有限公司
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L27/15
• 代理公司: 北京泛誠知識產權代理有限公司 11298
• 代理人: 陳波;文琦

技術領域

本發明涉及一種發光二極管裝置，特別是關于一種具有IV族氮化物結構的堆疊發光二極管。

背景技術

為了提高發光二極管（LED）的發光效率，一種方法是使用隧穿結（tunnel?junction）將二或多個發光二極管疊加起來。疊加發光二極管比單一發光二極管放射更多的光線，因而提高亮度。使用隧穿結還可強化電流的分散（spreading），使得活性層內更多的載子可進行再結合（recombination）。此外，疊加發光二極管較同樣數目的單一發光二極管具有較少的電極接觸，不但可節省空間，且可降低所造成的電遷移（electromigration）問題。

一種傳統形成隧穿結的方法是使用重摻雜技術，如美國專利US6,822,991，名稱為“包括隧穿結的發光裝置（Light?Emitting?Devices?Including?Tunnel?Junctions）”，其隧穿結使用氮化銦鎵（InGaN）。一般而言，氮化銦鎵（InGaN）若要具有好的品質，其生長厚度不能超過2納米（nm）。在上述專利文獻中，其隧穿結所包括的p++重摻雜氮化銦鎵（InGaN）層厚度高達15納米。在實際上，要達到這樣的厚度且要保持相當的品質是幾乎不可能的。因此，如何降低氮化銦鎵（InGaN）厚度且能達到隧穿效果，是目前研究發展的重要方向。

傳統形成隧穿結的另一種方法是使用極化（polarization）技術，如美國專利6,878,975，名稱為“極化場增強的隧穿結構（Polarization?Field?Enhanced?Tunnel?Structures）”。通過極化以制作隧穿結構（例如單層氮化銦鎵）時，銦（In）的濃度要相當高（例如大于20%），且厚度要厚（例如至少10納米），所形成的隧穿結構具有吸光的缺點，而且應力會集中在接面（例如GaN/InGaN接面）上，使得堆疊發光二極管之中上方的發光二極管的生長溫度不能太高，否則應力會隨著溫度增加而導致隧穿失效。

因此，亟需提出一種新穎的發光二極管裝置，用以解決上述傳統隧穿結的問題。

發明內容

鑒于上述，本發明實施例的目的之一是在于提出一種具IV族氮化物結構的發光二極管裝置，通過量子點輔助隧穿、雪崩效應和/或齊納效應而提升隧穿效能。

根據本發明實施例，發光二極管裝置包含至少一發光二極管單元，該發光二極管單元包含第一發光二極管、第二發光二極管及IV族氮化物結構。第一發光二極管包含n側氮化物半導體層、第一活性層與p側氮化物半導體層；第二發光二極管包含n側氮化物半導體層、第二活性層與p側氮化物半導體層。IV族氮化物結構富含IV族元素，且包含至少一個IV族氮化物層，以及位于IV族氮化物層內的多個IV族納米顆粒。其中，IV族氮化物結構位于第一發光二極管與第二發光二極管之間，作為隧穿結。

附圖說明

圖1示出本發明實施例的發光二極管單元的剖視圖。

圖2Ａ示出本發明另一實施例的發光二極管單元的剖視圖。

圖2Ｂ示出本發明另一實施例的發光二極管單元的剖視圖。

圖3示出本發明又一實施例的發光二極管單元的剖視圖。

圖4示出本發明又一實施例的發光二極管單元的剖視圖。

圖5Ａ示出雪崩效應的能階圖。

圖5Ｂ示出齊納效應的能階圖。

圖6示出本發明實施例的發光二極管裝置的立體示意圖。

主要元件符號說明

100：發光二極管單元

200：發光二極管單元

201：發光二極管單元

300：發光二極管單元

400：發光二極管單元

1000：發光二極管裝置

1：第一發光二極管

11：n側氮化物半導體層

12：第一活性層

13：p側氮化物半導體層

2：IV族氮化物結構

21：IV族氮化物層

22：IV族納米顆粒

3：第二發光二極管

31：n側氮化物半導體層

32：第二活性層

33：p側氮化物半導體層

4：氮化物缺陷層

5A：P型中間層

5B：N型中間層

60：發光二極管單元

62：焊線

64：基板

65：第一電極

67：第二電極

69：電源供應器

具體實施方式