[發明專利]一種光療用藍綠光芯片的外延結構及制備方法

有效

• 申請號: 202110307983.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113078244B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 羅軼;張健;郭慶霞;易斌;吳雪
• 申請（專利權）人: 北京創盈光電醫療科技有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/04;H01L33/06;H01L33/10;H01L33/12;H01L33/14;H01L33/36;H01L33/00;A61N5/06
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 張瑞雪

本申請涉及電子器件制造技術的領域，具體公開了一種光療用藍綠光芯片的外延結構及制備方法。光療用藍綠光芯片的外延結構包括襯底和依次設于襯底上的反射DBR層、第一n型GaN層、第一量子阱層、第一p型GaN層、出射DBR層、隧道結和GaN基LED外延片；其制備方法為：在襯底上依次生成反射DBR層、第一n型GaN層、第一量子阱層、第一p型GaN層、出射DBR層、隧道結和GaN基LED外延片。本申請的光療用藍綠光芯片的外延結構具有發光角度相對大、半波寬相對窄的優點；另外，本申請的制備方法有助于減少光損失。

技術領域

本申請涉及電子器件制造技術的領域，更具體地說，它涉及一種光療用藍綠光芯片的外延結構及制備方法。

背景技術

光療就是應用日光、人造光源中的可見光線和不可見光線防治疾病的方法，光療儀光源的發光角度大，有助于提高光療儀光源的均勻性，光療儀光源發出的光的半波寬窄，有助于增強光療儀光源的有效輻照強度，因此，選擇合適的光源，有助于提高光療儀的治療效果。一些醫用光療儀使用GaN基藍綠光LED外延片作為光源，GaN基藍綠光LED外延片的結構，對于發出的光的特性有重要影響。

參照圖1，相關技術中，GaN基藍綠光LED外延片的基本結構是在藍寶石襯底1上依次生長GaN緩沖層2、n-GaN層3、InGaN/GaN多量子阱發光層4和p-GaN層5；GaN基藍綠光LED外延片的發光角度在120°左右，GaN基藍綠光LED外延片射出的光的半波寬在15-17nm之間。

針對上述中的相關技術，發明人認為GaN基藍綠光LED外延片發射光的半波寬較寬，不利于提升光療儀的有效輻照強度。

發明內容

為了減小光療儀光源發射光的半波寬對光療儀的有效輻照強度的不利影響，本申請提供一種光療用藍綠光芯片的外延結構及制備方法。

第一方面，本申請提供一種光療用藍綠光芯片的外延結構，采用如下的技術方案：

一種光療用藍綠光芯片的外延結構，包括襯底和依次設于襯底上的反射DBR層、第一n型GaN層、第一量子阱層、第一p型GaN層、出射DBR層、隧道結和GaN基LED外延片。

通過采用上述技術方案，第一量子阱層、反射DBR層和出射DBR層形成了諧振腔，第一n型GaN層向第一量子阱層注入電子，第一p型GaN層向第一量子阱層注入空穴，電子和空穴在第一量子阱層內輻射復合發光；光在反射DBR層和出射DBR層表面產生反射光波，反射光波射回諧振腔內并在諧振腔內震蕩，諧振腔的長度決定光在諧振腔內震蕩的模式，符合諧振腔腔體模式的光波從出射DBR層射出，其他模式的光波反射回第一量子阱層中進行光子重吸收和循環利用；因此，射出諧振腔的光束更加集中，半波寬更窄；由于隧道結的隧穿效應，射出諧振腔的光射入GaN基LED外延片，然后從GaN基LED外延片射出，由于GaN基LED外延片的出射角度較為發散，有助于增大芯片的發光角度；因此，光療用藍綠光芯片的外延結構既具有相對大的發光角度，從光療用藍綠光芯片的外延結構射出的光又具有相對窄的半波寬；

另外，第一量子阱層和GaN基LED外延片之間形成雙量子阱層LED結構，這種雙量子阱層LED結構有助于提高光強和內量子效率，增強第一量子阱層與GaN基LED外延片之間的協同作用；

因此，使用本申請的光療用藍綠光芯片的外延結構做為光療儀的光源，有利于減小光療儀光源發射光的半波寬對光療儀的有效輻照強度的不利影響。

優選的，所述反射DBR層包括32-38對Ⅲ-Ⅴ族化合物層，所述出射DBR層包括8-12對Ⅲ-Ⅴ族化合物層。

通過采用上述技術方案，反射DBR層和出射DBR層包含的Ⅲ-Ⅴ族化合物層的對數對于光的出光功率和半波寬具有重要影響，當反射DBR層包括32-38對Ⅲ-Ⅴ族化合物層，出射DBR層包括8-12對Ⅲ-Ⅴ族化合物層時，從出射DBR層射出的光的半波寬和出光功率較為穩定，而且光的半波寬較窄，同時，具有較大的出光功率。