专利名称：一种白光发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及的透明导电物质2为3，4-一乙撑二氧噻吩聚苯乙烯磺酸 (PED0T:PSS)(购买于德国拜尔公司)，或者铟锡氧化物(IT0)，或者是透明导电油墨，或者 是导电树脂，或者是透明导电胶。 本发明各个发光单元涉及的材料是半导体发光材料，或者是有机发光材料。
本发明中红色发光单元1的材料如AlGalnP/GaAs材料，或者AlGaAs/GaAs材料， 或者Cu (I) _配合物，或者以Alq3为主体材料掺杂，或者Zn (BTZ) 2为主体材料掺杂，或者以 BAlq为主体材料掺杂。 本发明中蓝绿色发光单元3、绿色发光单元4和蓝色发光单元5的材料如InGaN/ GaN材料，或者ZnO材料，或者2， 3- 二甲基-8-羟基喹啉铝，或者2， 3- 二甲基-8-羟基喹啉 锂(LMi Mq)。
图1 :本发明红、蓝绿双色白光发光二极管的结构示意图； 图中1、红色发光单元，2、透明导电层，3、蓝绿色发光单元；6、IT0 图2 :本发明红、绿、蓝三色白光发光二极管的结构示意图； 图中1、红色发光单元，2、透明导电层，4、绿色发光单元，5、蓝色发光单元；6、IT0
图3 :本发明实例1和2采用的红光结构示意图； 图中1、红色发光单元，7、 GaAs衬底，8、 AlAs腐蚀停层，9、 GaAs基N型电流阻挡 层，10、红光发光区，11、GaAs基P型电流阻挡层，12、 AuSn键合层，13、 Si衬底
图4 :本发明实例1采用的蓝绿光结构示意图； 图中3、蓝绿色发光单元，14、蓝宝石衬底，15、GaN基N型电流阻挡层，16、蓝绿光
发光区，17、 GaN基P型电流阻挡层 图5 :本发明实施例1的结构示意图； 图6 :本发明实例2采用的蓝光结构示意图； 图中5、蓝色发光单元，14、蓝宝石衬底，15、GaN基N型电流阻挡层，17、GaN基P型 电流阻挡层，20、蓝光发光区 图7 :本发明实例2采用的绿光结构示意图； 图中4、绿色发光单元，14、蓝宝石衬底，15、GaN基N型电流阻挡层，17、GaN基P型
电流阻挡层，21、绿光发光区 图8 :本发明实施例2的结构示意图。 图9 :单芯片红、蓝绿双色白光发光二极管测试光谱图 图10 :单芯片红、绿、蓝三色白光发光二极管测试光谱图
具体实施例
实施例1 : 如图5所示，两基色白光发光二极管由以下部分组成红色发光单元l，蓝绿色发 光单元3， ITO 6， PEDOT:PSS 2， AuSn键合层12， Si衬底13，上电极19，下电极18 ;其制备 过程和方法如下 1、用普通金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法在GaAs衬底7上依次外延生长 AlAs腐蚀停层8、GaAs基N型电流阻挡层9、红光发光区10、GaAs基P型电流阻挡层11，如 图3所示； 2、用普通金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底14上依次外延生长 GaN基N型电流阻挡层15、蓝绿光发光区16、GaN基P型电流阻挡层17，如图4所示；
3、采用蒸发、溅射或者电镀的方法，分别在GaAs基P型电流阻挡层11和Si衬底 13表面上淀积liim厚的金属Au/Sn(80 : 20)合金20，通过键合的方法，将Si衬底13与 GaAs基红光连接起来； 4、采用湿法腐蚀的方法，分别腐蚀掉GaAs衬底7和AlAs腐蚀停层8，暴露出GaAs 基N型电流阻挡层9; 5、平整光滑的GaAs基N型电流阻挡层9表面上生长1000i的铟锡氧化物(I ) 后，再经氧等离子轰击后亲水，随后涂敷透明导电PEDOT:PSS 2(浓度为1. 4 %的水溶并与GaN基P型电流阻挡层17在一定压力下面对面相贴，200度以下烘干， 将红色发光单元1和蓝绿色发光单元3粘在一起。 6、采用激光剥离的方法，将蓝宝石衬底14剥离掉，露出GaN基N型电流阻挡层15 ;
7、在GaN基N型电流阻挡层15表面上蒸发或溅射金属层Ti/Al/Ti/
Au (200义/2000义/200 A /1000义)，并光刻出电极19 ，将衬底13减薄至约100线然后
在减薄的这一面溅射一层Ti/Au (300又/3000l)形成下电极18 ;
8、合金； 9、将做好的外延片解离成400 ii mX400 y m的管芯，压焊在管座上，红、蓝绿双色 白光发光二极管制备完成，器件结构剖面图如图7所示。
10、测试 根据配色计算的结果，选择匹配的蓝绿光和红光外延片，进行透明导电PEDOT:PSS 2的涂敷和键合，得到如图9所示的双基色单芯片白光LED的光谱图。具体基色外延片特 性是蓝绿光主波长492nm，半宽40nm ;红光主波长623nm，半宽17nm，蓝绿光功率红光功 率为1.4 : l，得到色度坐标为(0. 3221,0. 3281)的白光LED，其功率达到6. 63mW，光效为 7. 781m/W。利用此种方法键合，在20mA时，白光LED的电压为5. 3V，而两基色LED的电压分别 为3. 4V和2. 05V，白光LED的电压几乎为两基色LED的电压之和，键合界面电压低于0. IV。 其色度坐标在工作时波动很小，变化量在0. 004之内。
实施例2 : 如图8所示，三基色白光发光二极管由以下部分组成红色发光单元l，绿色发光 单元4，蓝色发光单元5， ITO 6， PEDOT:PSS 2， AuSn键合层12， Si衬底13，蓝宝石衬底14， 上电极19，下电极18 ;其制备过程和方法如下 1、用普通金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法在GaAs衬底7上依次外延生长 AlAs腐蚀停层8、GaAs基N型电流阻挡层9、红光发光区10、GaAs基P型电流阻挡层11，如 图3所示； 2、用普通金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底14上依次外延生长
GaN基N型电流阻挡层15、蓝光发光区20、 GaN基P型电流阻挡层17，如图6所示； 3、用普通金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底14上依次外延生长
GaN基P型电流阻挡层17、绿光发光区21、 GaN基N型电流阻挡层15，如图7所示； 4、采用蒸发、溅射或者电镀的方法，分别在GaAs基P型电流阻挡层11和Si衬底
13表面上淀积liim厚的金属Au/Sn(80 : 20)合金20，通过键合的方法，将Si衬底13与
GaAs基红光连接起来； 5、采用湿法腐蚀的方法，分别腐蚀掉GaAs衬底7和AlAs腐蚀停层8，暴露出GaAs 基N型电流阻挡层9; 6、在图7所示的GaN基N型电流阻挡层15的平整光滑表面上生长100()1的铟锡 氧化物(ITO)后，经氧等离子轰击亲水后涂敷透明导电PEDOT:PSS 2(浓度为1.4%的水溶 液)1 2 ii m，并与图6所示的GaN基P型电流阻挡层17在一定压力下面对面相贴，200度 以下烘干，将蓝色发光单元5和绿色发光单元4粘在一起；
8
7、采用激光剥离的方法，将绿色发光单元4下层的蓝宝石衬底14剥离掉，露出GaN 基P型电流阻挡层17; 8、在图3所示的GaAs基N型电流阻挡层9的平整光滑表面上生长1()()()义的铟锡 氧化物(IT0)后，经氧等离子轰击亲水后涂敷透明导电PEDOT:PSS 2(浓度为1.4%的水溶 液)1 2 ii m，并与图7所示的GaN基P型电流阻挡层17在一定压力下面对面相贴，200度 以下烘干，将红色发光单元1、蓝色发光单元5和绿色发光单元4粘在一起；
9、光刻图形，接着采用湿法腐蚀方法腐蚀未被光刻胶保护的GaAs材料至露出GaN 材料，然后采用干法刻蚀将GaN材料刻蚀至蓝色发光单元5的GaN基N型电流阻挡层15，去 胶、清洗； 10、二次光刻，获得上、下欧姆接触电极的形状； 11、蒸发或溅射Ti/Al/Ti/Au(200义/2000A/2001/1000 A )，然后剥离，同时 制备出了上、下欧姆接触电极18和19 ;
12、合金； 13、将做好的外延片解离成400 ii mX400 y m的管芯，压焊在管座上，红、绿、蓝三 色白光发光二极管制备完成，器件结构剖面图如图8所示。 14、测试，如图10所示的三基色单芯片白光LED的光谱图，可得到三基色白光LED 和两基色白光LED相比，显色指数有明显提高，显色指数为35. 5。其它的效果和实施例1类 似。 以上所述仅为本发明的具体实施例，并非用以限定本发明的保护范围，凡其它未 脱离权利要求书范围内所进行的各种改型和修改，均应包含在本发明的保护的范围内。
权利要求
一种白光发光二极管，包括依次纵向层叠的红色发光单元，和蓝绿色发光单元，其特征在于在红色发光单元和蓝绿色发光单元之间设有导电透明物质或者导电透明物质和铟锡氧化物。
2. —种白光发光二极管，包括依次纵向层叠的红色发光单元，绿色发光单元，和蓝色发光单元，其特征在于在红色发光单元和绿色发光单元之间设有导电透明物质或者导电透明物质和铟锡氧化物，以及绿色发光单元和蓝色发光单元之间设有导电透明物质或者导电透明物质和铟锡氧化物。
全文摘要
一种白光发光二极管，属于半导体光电子技术领域。本发明的白光发光二极管，包括依次纵向层叠的红色发光单元，和蓝绿色发光单元，其特征在于在红色发光单1和蓝绿色发光单元之间设有的导电透明物质。或者本发明包括依次纵向层叠的红色发光单元，绿色发光单元，和蓝色发光单元，其特征在于在红色发光单元和绿色发光单元之间以及绿色发光单元和蓝色发光单元之间设有导电透明物质。本发明的发光二极管是一次电光转换，发光效率高，由于材料为半导体材料，比基于荧光粉的器件的可靠性高、命长、色度逼真，比其它多芯片组合方式制备工艺简单、重复性好、操作。
文档编号H01L25/16GK101740559SQ20091024365
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者关宝璐, 揣东旭, 李川川, 郭霞 申请人:北京工业大学