[發明專利]一種具有高光效、低色漂移的白光發光二極管的設計方法

在審

• 申請號: 202210301523.4
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114759127A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 張韻;曹威;聶勝;帥凌霄;項文辭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/02;H01L33/00
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本發明提供了一種具有高光效、低色漂移的白光發光二極管的設計方法，包括：在襯底上采用MOCVD外延生長技術生長外延結構，所述外延結構沿著生長方向依次為本征GaN緩沖層、n型GaN層、有源區、p型GaN層。本發明通過外延生長半極性GaN基發光二極管，使發光波長穩定；二基色混合，改變可調控中間層的生長厚度、摻雜元素類型及摻雜濃度，進而調控發光光譜功率配比，達到白光發光，單芯片白光發光二極管能避免熒光粉帶來的弊端，又可以實現高光效發光，具有優異的光視效能。不僅結構簡單，且具有更高的自由度，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及半導體照明顯示領域，尤其涉及一種具有高光效、低色漂移的白光發光二極管的設計方法。

背景技術

由于Ⅲ族氮化物帶隙變化范圍為0.7eV-6.2eV，波長覆蓋近紅外到紫外寬廣的光譜范圍，因其可以實現發光二極管的多波長選擇，所以成為白光發光優選材料。目前白光發光二極管的設計方法有3種：第一種就是紅綠藍多芯片組合結構，控制電路相對復雜，成本高；第二種就是單芯片發光二極管加熒光粉實現白光發光，熒光粉會由于高溫引起性能變化，導致發光二極管效率下降和光譜改變；第三種就是多基色量子阱結構堆垛起來形成單芯片白光發光，這種單芯片發光發光二極管能夠解決上述缺點，但是也有如下缺陷：發光波長不穩定，光視效能較低，結構復雜。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種具有高光效、低色漂移的白光發光二極管的設計方法，發光光譜功率配比可調控，發光波長穩定，結構簡單。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種具有高光效、低色漂移的白光發光二極管的設計方法，包括：在襯底上采用MOCVD外延生長技術生長外延結構，所述外延結構沿著生長方向依次為本征GaN緩沖層、n型GaN層、有源區、p型GaN層。

進一步的，所述襯底的材料為(22-43)面藍寶石。

進一步的，在襯底上生長半極性(20-21)面的本征GaN緩沖層。

進一步的，所述有源區按照生長順序依次為黃光量子阱發光層、可調控中間層和藍光量子阱發光層。

進一步的，所述黃光量子阱中的In組分為30％，發光波長為572nm。

進一步的，所述黃光量子阱的生長周期為兩個。

進一步的，所述藍光量子阱中的In組分為17％，發光波長為450nm。

進一步的，所述藍光量子阱的生長周期為一個。

進一步的，所述可調控中間層，可以改變生長厚度、摻雜元素類型及摻雜濃度。

本發明的有益效果：

1.本發明通過外延生長半極性GaN基發光二極管，使發光波長穩定；二基色混合，改變可調控中間層的生長厚度、摻雜元素類型及摻雜濃度，進而調控發光光譜功率配比，達到白光發光，單芯片白光發光二極管能避免熒光粉帶來的弊端，又可以實現高光效發光，具有優異的光視效能。不僅結構簡單，且具有更高的自由度，應用前景廣闊。

2.本發明不需要復雜的外延結構，也不需要添加額外的插入層，僅通過可調控中間的參數改變，就能靈活調控發光光譜功率配比，擁有更高自由度。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例的一種具有高光效、低色漂移的白光發光二極管的結構示意圖。

圖2為本發明實施例一的白光發光二極管在電流密度20A/cm²下的SiLENSe模擬能帶圖。

圖3為本發明實施例一的白光發光二極管的SiLENSe模擬空穴分布圖。