[發明專利]半導體發光元件

有效

• 申請號: 201580060112.9
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN107078188B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 藤井優作;杉山正和;M·瑪尼施
• 申請（專利權）人: 斯坦雷電氣株式會社;國立大學法人東京大學
• 主分類號: H01L33/24
• 分類號: H01L33/24;H01L33/32
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;楊薇

一種半導體發光元件，所述半導體發光元件具有：第一導電類型的第一半導體層；發光功能層，所述發光功能層形成在所述第一半導體層上并且包括發光層；以及第二半導體層，所述第二半導體層形成在所述發光功能層上并且為與所述第一半導體層相反的導電類型。所述發光層具有：基底層，所述基底層具有多個基底區段，所述多個基底區段具有從所述第一半導體層接受應力應變的組分，并且被分割成隨機網狀；以及量子阱結構層，所述量子阱結構層包括形成在所述基底層上的至少一個量子阱層和至少一個勢壘層。所述基底層具有Al_xGa_1?xN(0≤x≤1)組分。所述至少一個勢壘層具有Al_yGa_1?yN(0≤y<1)組分。組分x和組分y滿足關系x>y。

技術領域

本發明涉及一種半導體發光元件(諸如，發光二極管(LED))。

背景技術

半導體發光元件通常通過在生長基板上生長由n型半導體層、有源層和p型半導體層構成的半導體結構層并且形成分別對n型半導體層和p型半導體層施加電壓的n電極和p電極來制造。

專利文獻1公開了一種白色發光二極管，其中，紅色、綠色和藍色發光二極管按照該順序被層壓以便沿同一方向發光。專利文獻2公開了一種白色發光元件，該白色發光元件包括：第一發光部，該第一發光部通過金屬層接合到導電子安裝基板；以及第二發光部，該第二發光部形成在所述導電子安裝基板的上表面的一個區域上。專利文獻3公開了一種半導體發光元件，該半導體發光元件包括由InGaN構成的多個阱層，其中，各個阱層的In組分不同。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-249460號公報

專利文獻2：日本特開2006-339646號公報

專利文獻3：日本特開2004-179493號公報

發明內容

技術問題

當通過電極注入到元件中的電子和空穴在該元件的有源層中發生結合(復合(recombination))時，會引發由半導體發光元件進行的光發射。從有源層發射的光的波長(即，發光顏色)根據構成該有源層的半導體材料的帶隙而不同。例如，使用亞硝酸鹽系半導體的發光元件從其有源層發射藍色光。

對于例如照明應用，光源需要具有顯色性。具有高顯色性的光源是一種發射近自然光的光源。為了實現高顯色性，優選的是，從光源發射的光具有基本上覆蓋可見光區域的整個波長的波長。例如，從具有高顯色性的光源提取的光被觀察為白光。

就此而言，如上述專利文獻中所公開的，已經提出了使用半導體發光元件來提取白光的各種方法。在制造發光裝置的一個示例方法中，將波長轉換部件(諸如，磷光體)混合到密封樹脂中，以通過密封樹脂密封該元件。例如，在使用發射藍光的有源層的半導體發光元件的情況下，來自有源層的藍光的一部分被磷光體轉換為黃光，并且將這兩種類型的光混合并發射到外部。因此，所發射的光作為整體被觀察為白光。在另一種提出的技術中，通過層壓具有不同組分的多個有源層，在不使用磷光體的情況下使光發射波長范圍變寬。

然而，使用上述方法制造的發光裝置具有與該裝置內的發光波長的均勻性、制造過程的復雜性及發光強度有關的問題。可能的原因包括：磷光體混合步驟的添加；磷光體的波長轉換效率隨時間的變化；半導體層的處理步驟的添加；以及由于半導體層的處理而引起的結晶度的劣化。

鑒于上述問題進行了本發明。本發明的目的是提供一種半導體發光元件，所述半導體發光元件不需要波長轉換部件(諸如，磷光體)，并且具有在可見光區域的寬范圍內的發光波長帶(光譜寬度)并具有高顯色性和高發光強度。

解決問題的方案