[發(fā)明專利]一種三極發(fā)光管外延結(jié)構(gòu)及三極發(fā)光芯片

有效

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• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111834502B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭太良;吳朝興;張永愛;周雄圖;王堃;劉曄
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué);閩都創(chuàng)新實驗室
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/40;H01L33/12;H01L33/06;G09F9/33;G09G3/32
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種三極發(fā)光管外延結(jié)構(gòu)及三極發(fā)光芯片，包括襯底、緩沖層和半導(dǎo)體層；所述半導(dǎo)體層包括依次堆疊的第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第三型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第四半導(dǎo)體層；還包括從第一半導(dǎo)體層引出的第一接觸電極、從第二半導(dǎo)體層引出的第二接觸電極和從第四半導(dǎo)體層引出的透明第三接觸電極。所述三極發(fā)光管工作時，在第一接觸電極和第二接觸電極之間施加一個小功率信號，在第一接觸電極和第三接觸電極之間施加一個同極性的固定大電壓，可以是使得三極發(fā)光管芯片發(fā)光。本發(fā)明可以起到對輸入信號的功率放大作用，實現(xiàn)用小功率輸入信號驅(qū)動半導(dǎo)體發(fā)光，可以有效降低基于半導(dǎo)體發(fā)光顯示裝置的驅(qū)動電路設(shè)計復(fù)雜度，提高顯示裝置的集成度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯示發(fā)光器件設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種三極發(fā)光管外延結(jié)構(gòu)及三極發(fā)光芯片。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管（LED）作為第四代光源具有壽命長、體積小、低功耗、高亮度、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點。近年來LED在生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，在顯示方面的優(yōu)勢尤為突出。由其衍生的微發(fā)光二極管（μLED）具備以上所有優(yōu)點并擁有超高清晰度、高色彩飽和度、更快的、更長的使用壽命和更高的工作效率等優(yōu)點，因此LED的研究目前仍然是一大熱點。

當下市面上的LED無論是垂直結(jié)構(gòu)還是倒裝結(jié)構(gòu)，基本都是兩電極驅(qū)動，即只存在兩接觸電極作用于LED兩端。而這種驅(qū)動方式雖然較為通用，但是控制芯片輸出的小功率信號往往不能直接驅(qū)動LED，中間需要進行功率放大。這些功率放大電路將顯著提高驅(qū)動電路的設(shè)計復(fù)雜度。特別是對于μLED，復(fù)雜的驅(qū)動電路不利于高集成度系統(tǒng)的構(gòu)建。為了解決以上問題，提升LED產(chǎn)業(yè)效率，開發(fā)、設(shè)計新型的LED成為迫切的要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種種三極發(fā)光管（LET）外延結(jié)構(gòu)及三極發(fā)光管（LET）芯片，該三極發(fā)光管（LET）可以起到對輸入信號的功率放大作用，實現(xiàn)用小功率輸入信號驅(qū)動LED，可以有效降低LED顯示裝置特別是μLED顯示裝置的驅(qū)動電路設(shè)計復(fù)雜度，提高LED顯示裝置的集成度，有望增強μLED的市場競爭力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種三極發(fā)光管外延結(jié)構(gòu)，包括從下到上依次設(shè)置的襯底、緩沖層和半導(dǎo)體層；所述半導(dǎo)體層包括依次堆疊的第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第三型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第四半導(dǎo)體層；所述緩沖層緊鄰第一半導(dǎo)體層或第四半導(dǎo)體層。

進一步的，所述的第一半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層、第三型半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層、第四半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層；或者第一半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層、第三型半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層、第四半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層。

進一步的，所述的第一、第三、第四半導(dǎo)體層的主體材料包括但不限于GaAs、InP、GaP、GaN、ZnSe、SiC、Si、ZnSe無機半導(dǎo)體材料，CuPc、Alq3有機半導(dǎo)體材料；所述的第二半導(dǎo)體層的主體材料包括但不限于三維材料GaAs、GaP、GaN、ZnSe、SiC、Si、ZnSe，二維材料石墨烯、黑磷、MoS2、CNT，有機半導(dǎo)體材料CuPc、Alq3。

進一步的，所述發(fā)光層包括不限于多量子阱有源層及用以提高載流子復(fù)合效率的功能層，具有發(fā)光功能的有機薄膜及用于提高載流子復(fù)合效率的功能層，具有發(fā)光功能的納米材料薄膜及用于提高載流子復(fù)合效率的功能層。

進一步的，所述襯底材料包括但不限于藍寶石、GaAs、GaP、GaN、ZnSe、SiC、Si、ZnSe。

進一步的，所述第一半導(dǎo)體層摻雜濃度比所述第二半導(dǎo)體層的摻雜濃度高1至5個數(shù)量級。

進一步的，所述第二半導(dǎo)體層的厚度為0.0005μm至2μm。

進一步的，所述第一半導(dǎo)體層的厚度為0.5μm至5μm，所述第三半導(dǎo)體層的厚度為0.5μm至5μm，所述第四半導(dǎo)體層的厚度為10nm至2000nm。