[發明專利]多色發光器件及制造這種器件的方法

在審

• 申請號: 201911033289.6
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111129026A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 阿梅莉·迪賽涅
• 申請（專利權）人: 原子能與替代能源委員會
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/77
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王小衡;胡彬

本發明關于一種發光器件，包括第一、第二和第三像素，其中：?第一像素包括二維發光單元，其包括具有第一導電類型的第一半導體層、有源層、以及第二導電類型的第二半導體層的垂直堆疊件；?第二和第三像素中的每個包括三維發光單元，其包括有規律地分布在像素表面的多個相同尺寸的納米結構，每個納米結構包括第一導電類型的摻雜錐狀半導體核心、覆蓋該核心的側壁的有源層、以及覆蓋該有源層的第二導電類型的摻雜半導體層；以及?第二和第三像素的納米結構具有不同的尺寸和/或不同的間距。

本申請要求享有法國專利申請號18/71328的優先權權益，在法律允許的最大程度上，其內容通過引用整體包含于此。

技術領域

本公開一般涉及基于半導體材料的發光器件及其制造方法。更特別地，目的在于形成多色發光顯示器件，也即，包括多個像素，其中不同類型的像素分別能夠發射不同波長范圍的光。

背景技術

發光顯示器件傳統上包括多個像素，每個像素可單獨控制以將電信號轉換為光線。更具體地，每個像素包括發光單元，其包括具有第一導電類型的第一摻雜半導體層、有源層、以及第二導電類型的第二摻雜半導體層的堆疊件。在操作時，在單元的第一和第二半導體層之間施加電流。在此電流作用下，有源層以基本上取決于其成分的波長范圍發射光線。每個像素還可以包括控制電路，例如包括一個或多個晶體管，使得能夠控制施加在像素的發光單元上的電流強度，以及相應地控制像素所發射的光線的強度。

為了能夠顯示多色圖像，顯示器件應當包括多個不同類型的像素，其能夠分別以不同波長范圍發射。

為了形成多色顯示器件，一種可能性是將基于不同半導體材料分開形成的像素轉移到同一襯底上。然而，像素在轉移襯底上的接合和對齊可以通過精細來實現。特別地，這種技術不適合于形成像素之間間距較小的顯示器件，例如，小于10μm。

另一種可能性是形成一種顯示器件，其中所有的像素發光單元都以同一波長范圍發射，某些像素的發光單元涂有顏色轉換層，例如，包含量子點或納米磷光體的層，其能夠將發光單元發射的光線轉換成另一波長范圍的光線。然而，局部沉積顏色轉換層可能很難實現，特別是在小尺寸像素上。而且，顏色轉換材料的耐久性一般相對有限。

另一種可能性是在不同的局部外延序列中，通過針對每個序列修改沉積層的成分以獲得在不同波長范圍中直接發射的像素，從而連續形成不同類型像素的發光單元。然而，此方法的缺點在于成本高，因為實施多個連續外延序列來連續地形成不同類型像素的發光單元。

發明內容

需要一種多色發光顯示器件以及制造這種器件的方法，以解決已知解決方案的全部或部分缺陷。

因此，一個實施例提供了一種發光器件，包括能夠分別以第一、第二和第三波長范圍發射的第一、第二和第三像素，其中：

-第一像素包括二維發光單元，其包括具有第一導電類型的第一摻雜半導體層、有源層、以及第二導電類型的第二摻雜半導體層的垂直堆疊件；

-第二和第三像素中的每個包括三維發光單元，其包括有規律地分布在像素表面的多個相同尺寸的納米結構，每個納米結構包括第一導電類型的摻雜錐狀半導體核心、覆蓋該核心的側壁的有源層、以及覆蓋該有源層的第二導電類型的摻雜半導體層；以及

-第二和第三像素的納米結構具有不同的尺寸和/或不同的間距。

根據一個實施例，在第一、第二和第三像素的每個中，有源層包括第一材料的半導體層與第二材料的半導體層的交替，其定義多個量子阱。

根據一個實施例，在第一、第二和第三像素的每個中，第一材料是InGaN，并且第二材料是GaN或銦濃度低于第一材料的銦濃度的InGaN。

根據一個實施例，第一像素的第一半導體層和第二和第三像素的半導體核心由N型摻雜GaN或N型摻雜InGaN構成。