[發明專利]一種具有變色功能的GaN基LED的結構及其調節方法

有效

• 申請號: 201611224132.8
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106784190B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 劉軍林;張建立;陶喜霞;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌黃綠照明有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/30;H01L33/32
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 張文

本發明提供了一種具有變色功能的GaN基LED的結構及其調節方法，該GaN基LED的結構包括襯底，在襯底上依次設有緩沖層、n型層、量子阱層和p型層，在n型層內設有一摻雜C元素的GaN黃帶發光層，厚度為2─20μm，C元素摻雜濃度為1×10¹⁹─1×10²¹cm^?3；量子阱層通電時發射藍光，量子阱層所發射的藍光激發GaN黃帶發光層發射黃光，藍光和黃光可混合成不同顏色的光。通過調節輸入電流的大小，來調制量子阱層發射的藍光與GaN黃帶發光層發射的黃光的配比，從而可獲得不同顏色的光，包括黃光、白光和藍光。這種LED可發射包含白光在內的多種顏色的光，光的顏色可輕松變換，易于實現復雜的照明效果，或用于光通信領域。

技術領域

本發明涉及半導體照明技術領域，尤其是涉及一種具有變色功能的GaN基LED的結構及其調節方法。

背景技術

發光二極管(LED)以其節能環保、可靠性高等顯著特點得到人們廣泛的關注和研究。在能源危機和環境危機日益加重的今天，眾多國家和地區將LED照明技術列為國家發展戰略。經過近十年的研究和努力，LED外延生長技術、LED芯片制造技術以及LED封裝技術均得到長足進步，使得LED被廣泛用于顯示屏、指示燈、景觀照明、戶外照明、汽車燈等很多領域，并在逐步向室內照明滲透。令人遺憾的是，目前LED的顯色指數不夠高，難以滿足人眼的需求，這成為限制LED進入室內照明領域的主要因素之一。而只有真正的進入傳統的用電量巨大的室內照明領域，LED才能真正發揮其節能環保的重要價值。

目前，照明用白光LED通常采用“藍光LED+熒光粉”的方式制成，這種形式的白光LED存在以下缺點：1、顯色指數不夠高；2、熒光粉有限的轉換效率損失了部分LED的發光效率。為此，人們提出了采用配光的方式制作白光LED，即將“紅+綠+藍”三基色LED芯片封裝在一起制成白光LED。這種白光LED具有較好的顯色指數，且有望獲得比“藍光LED+熒光粉”式白光LED更高的發光效率，但是在封裝應用上比較復雜，不同芯片發射出的不同顏色的光如何在空間上分布均勻是一項難題，如果直接在LED結構內實現多波長發射，將大幅降低芯片封裝的難度。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種具有變色功能的GaN基LED的結構及其調節方法，這種LED可發射包含白光在內的多種顏色的光，光的顏色可輕松變換，易于實現復雜的照明效果。

本發明的第二個目的在于提供一種具有變色功能的GaN基LED的調節方法，通過調節所述具有變色功能的GaN基LED的輸入電流的大小，可獲得不同顏色的光。

本發明的第一個目的是這樣實現的：

一種具有變色功能的GaN基LED的結構，包括襯底，在襯底上設有緩沖層，在緩沖層上設有n型層、量子阱層和p型層，其特征在于：在所述n型層內設有一摻雜C(碳)元素的GaN黃帶發光層，厚度為2-20μm，C元素摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3。

襯底為硅襯底(Si)、藍寶石襯底(Al₂O₃)、碳化硅襯底(SiC)或氮化鎵襯底(GaN)等單晶材料中的一種。

本發明的第二個目的是這樣實現的：

一種具有變色功能的GaN基LED的調節方法，特征是：通過調節所述具有變色功能的GaN基LED的輸入電流的大小，來調制GaN黃帶發光層發射的黃光和量子阱層發射的藍光的配比，從而可獲得不同顏色的光。

本發明在給具有變色功能的GaN基LED通電時，量子阱層發射藍光，量子阱層所發射的藍光激發GaN黃帶發光層發射黃光，藍光和黃光共同構成了具有變色功能的GaN基LED的光譜。同時，上述藍光成分和黃光成分的在整個光譜中所占的比例隨著電流密度的變化而變化，也就是說，光的顏色會隨著電流密度的變化而變化，故稱為具有變色功能的GaN基LED。