[實(shí)用新型]一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721030708.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN207250548U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彩鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濱州學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L33/08
• 分類號(hào): H01L33/08
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所37202
• 代理人: 于濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電集成技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發(fā)光效率高且穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件。

背景技術(shù)

眾所周知，由于在高亮度藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）研究方面做出的巨大成就，2014 年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了日本名古屋大學(xué)的赤崎勇，天野浩以及美國(guó)加州大學(xué)的中村修二，藍(lán)光 LED的突破使固體白光照明器件的實(shí)現(xiàn)成為可能，這也使得白光LED 成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，白光 LED 是一種直接把電能轉(zhuǎn)化為白光的新型半導(dǎo)體冷光源，具有效率高、無污染、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、體積小、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被稱為第四代照明光源（或綠色照明光源），在照明、顯示及軍事領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前，實(shí)現(xiàn)白光 LED 的方案主要有三種，一是利用藍(lán)光 LED 激發(fā)黃光熒光粉，二是利用紫外光LED 激發(fā)紅綠藍(lán)三基色熒光粉。目前商業(yè)化的白光LED 多采用這兩種方案，然而這兩種途徑都包含二次激發(fā)過程，這使得器件的發(fā)光效率被降低，在一定程度上制約了器件的進(jìn)一步發(fā)展；第三種方案是將紅、綠、藍(lán)三種LED封裝在一起直接獲得白光，但由于三種LED 的驅(qū)動(dòng)電壓各不相同，這不僅使器件的控制電路更加復(fù)雜， 能耗也將大幅提高。鑒于上述問題的存在，人們一直希望能夠?qū)崿F(xiàn)無熒光粉的單芯片半導(dǎo)體白光發(fā)射器件，特別是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般都是制作完整的發(fā)光器件即電極安裝好之后進(jìn)行產(chǎn)品的合格率檢查，將不合格的產(chǎn)品進(jìn)行銷毀，這樣增大了工作難度，特別是增加電極的過程中也增大了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發(fā)光效率高且穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件，其特征在于所述的該發(fā)白光器件的底部襯底為GaN襯底層，GaN襯底層的上方設(shè)有ZnO薄膜種子層，ZnO薄膜種子層上方設(shè)有ZnO納米棒，所述的ZnO納米棒周圍包覆ZnS:Mn薄膜殼層，ZnO納米棒和ZnS:Mn薄膜殼層構(gòu)成ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列，ZnS:Mn薄膜殼層、ZnO納米棒、ZnO薄膜種子層、GaN襯底層構(gòu)成ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列器件，ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列器件在325nm波長(zhǎng)的紫外光激發(fā)下，GaN襯底層發(fā)出的藍(lán)光可以透過上面材料，并與ZnO納米棒的黃綠光和ZnS:Mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光。

本發(fā)明所述的ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列的陣列縫隙和頂部填充設(shè)有透明導(dǎo)電薄膜，透明導(dǎo)電薄膜將ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列之間的縫隙填充，使ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列之間通過透明導(dǎo)電薄膜相互連接，所述的GaN襯底層表面設(shè)有Pt/Ni（50nm/30nm）電極，帶有透明導(dǎo)電薄膜的ZnS:Mn/ZnO核殼層表面設(shè)有Pt/Ti（50nm/30nm）電極，在正向電壓激勵(lì)下，該器件呈現(xiàn)白光發(fā)射。

本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電薄膜為ITO透明導(dǎo)電薄膜，最上層的ITO透明導(dǎo)電薄膜既不影響發(fā)光效率，又簡(jiǎn)便了器件的制作。

本發(fā)明所述的ZnS:Mn薄膜殼層中的Mn2+的摻雜濃度為1%~3%，在該摻雜濃度下ZnS:Mn薄膜殼層中可以出現(xiàn)Mn2+的580-610nm左右的適當(dāng)強(qiáng)度的橙紅光發(fā)射，這樣核殼納米棒陣列器件就會(huì)產(chǎn)生較好的發(fā)光色坐標(biāo)。

本發(fā)明所述的ZnS:Mn薄膜殼層中的Mn2+的最優(yōu)化摻雜濃度為1%，在該摻雜濃度下ZnS:Mn薄膜殼層中可以出現(xiàn)Mn2+的580-610nm左右的適當(dāng)強(qiáng)度的橙紅光發(fā)射，這樣核殼納米棒陣列器件就會(huì)產(chǎn)生最優(yōu)化的發(fā)光色坐標(biāo)。

本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發(fā)光效率高且穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是帶有電極的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的色度圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：