专利名称：多波长发光二极管的制作方法
技术领域：
多波长发光二极管
技术领 域本实用新型涉及半导体照明器件技术领域，具体涉及一种多波长发光二极管。
背景技术：
半导体发光二极管(LED)作为光源以其功耗低、寿命长、可靠性高等特点，在日常 生活中的许多领域得到了普遍的认可，在电子产品中得到广泛应用，例如显示器背光等。近 年来，以GaN基发光二极管为代表的短波长发光二极管在基础研究和商业应用上取得了很 大进步。目前普遍应用的GaN基发光二极管中的多量子阱结构如图1所示，图中的InGaN/ GaN多量子阱结构110由GaN势垒层113和InGaN势阱层112多层堆叠而成，其上形成有ρ 型掺杂的AlGaN层111，其下方形成有η型掺杂的AlGaN层114。半导体发光二极管的最大的市场之一便是将传统的灯泡替换为节能灯。但目前的 发光二极管制造集中于单一波长的发光二极管，要转化为白光必须通过荧光物质。这种方 式在应用于照明或发光应用时会降低能量转换效率。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种多波长发光二极管，能够发出多个波长的光线， 混合后成为白光，从而提高能量转化效率并降低制造成本。本实用新型提供了一种多波长发光二极管，包括复数个多量子阱发光单元；位于所述复数个多量子阱发光单元上方的ρ型掺杂的AlGaN层、位于所述ρ型掺 杂的AlGaN层上方的ρ+掺杂的GaN层，位于所述ρ+掺杂的GaN层上方的透明导电膜以及位 于所述透明导电膜上方的P型欧姆接触电极；位于所述复数个多量子阱发光单元下方的η+掺杂的GaN层、位于所述η+掺杂的 GaN层下发的η型掺杂的GaN层、位于所述η型掺杂的GaN层下方的GaN缓冲层、与所述η+ 掺杂的GaN层接触的η型欧姆接触电极，以及位于所述GaN缓冲层下方的衬底；其中，所述复数个多量子阱发光单元所发出光线的波长沿光传播方向递减。可选的，所述复数个多量子阱发光单元的数量大于或等于2。可选的，每个多量子阱发光单元包括N个量子阱，所述N个量子阱中的N包括大于 等于1且小于等于100的整数。可选的，所述量子阱发光单元包括非掺杂的势垒层和非掺杂的势阱层，且所述势 阱层的带隙小于所述势垒层。可选的，所述复数个多量子阱发光单元包括第一多量子阱发光单元、第二多量子 阱发光单元和第三多量子阱发光单元，所述第一多量子阱发光单元位于η型掺杂GaN层的 上方，所述第三多量子阱发光单元位于所述P型掺杂AlGaN层的下方。可选的，所述第一多量子阱发光单元的发光波长大于所述第二多量子阱发光单元 的发光波长，所述第二多量子阱发光单元的发光波长大于所述第三多量子阱发光单元的发 光波长。可选的，所述第一多量子阱发光单元的势垒层材料的光学带隙大于2eV，势阱层材料的光学带隙小于2eV ；所述第二多量子阱发光单元的势垒层材料的光学带隙大于2. 5eV，势阱层材料的 光学带隙小于2. 5eV ；所述第三多量子 阱发光单元的势垒层材料的光学带隙大于3eV，势阱层材料的光 学带隙小于3eV。可选的，所述复数个多量子阱发光单元之间具有高带隙势垒材料层。可选的，所述高带隙势垒材料为AlGaN。可选的，所述衬底为蓝宝石、硅或锗。可选的，所述第一多量子阱发光单元的势垒层材料包括GaN或AlGaAs，势阱层材 料包括GaAs或InP ；所述第二多量子阱发光单元的势垒层材料包括GaN，势阱层材料包括InN或GaP或 AlP 或 AlAs 或 InGaP ；所述第三多量子阱发光单元的势垒层材料包括GaN，势阱层材料包括InGaN。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型的多波长发光二极管包括多个多量子阱结构的发光单元，每个多量子 阱结构发出不同波长的光线，且发光波长沿光传播方向递减，降低了光损耗，不同波长的光 线混合后成为白光，较单一波长的发光二极管具有更高的能量转换效率。
通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及 其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未 刻意按比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。图1为GaN基发光二极管中的多量子阱结构示意图；图2为根据本实用新型多波长发光二极管一实施例的结构示意图；图3为根据本实用新型多波长发光二极管另一实施例的结构示意图。所述示图是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本实用新型的保护范围。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本 实用新型的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分 理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域 技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公 开的具体实施例的限制。图2为根据本实用新型多波长发光二极管一实施例的结构示意图。图3为根据本 实用新型多波长发光二极管另一实施例的结构示意图。结合图2和图3所示，根据本实用 新型实施例的多波长发光二极管包括多个多量子阱发光单元20、30和40。需要说明的是， 本实用新型多波长发光二极管的多量子阱发光单元的数量大于或等于2个。本实施例以三 个多量子阱发光单元为例进行描述。在其他实施例中还可以是2个或3个以上的复数个。 在所述多个多量子阱发光单元上方的是P型掺杂的AlGaN层211、p+掺杂(ρ型重掺杂)的 GaN层212，TCO透明导电层213以及ρ型欧姆接触电极214 ；在所述复数个多量子阱发光 单元下方具有η+掺杂(η型重掺杂)的GaN层204、η型掺杂的GaN层203、GaN缓冲层201和同样起缓冲作用的非掺杂的GaN层202、以及衬底200和与η+掺杂的GaN层204欧姆接 触的η型电极215。衬底200可以是蓝宝石、硅或锗。其中，多量子阱发光单元20、30和40 所发出光线的波长沿光传播方向(箭头所示方向)递减。 量子阱发光单元包括掺杂或非掺杂的势垒层和势阱层，且所述势阱层的带隙小于 所述势垒层。多量子阱即为多个非掺杂的势垒层和非掺杂的势阱层交替堆叠在一起的结 构。本实施例中，第一多量子阱发光单元20、第二多量子阱发光单元30和第三多量子阱发 光单元40各包括N个量子阱，N个量子阱中的N包括大于等于1且小于等于100的整数。 所述第一多量子阱发光单元20位于η型掺杂GaN层204的上方，所述第三多量子阱发光单 元40位于所述ρ型掺杂AlGaN层211的下方。第一多量子阱发光单元20的发光波长大于 第二多量子阱发光单元30的发光波长，第二多量子阱发光单元30的发光波长大于第三多 量子阱发光单元40的发光波长，也就是λ 1 > λ 2 > λ 3。第一多量子阱发光单元20的势垒层205材料的光学带隙大于2eV，包括GaN， AlGaAs或其它带隙高于2. OeV以上的材料，势阱层206为光学带隙小于2eV的材料，如 GaAs.InP或其它带隙小于2eV的材料；第二多量子阱发光单元30的势垒层207的光学带 隙要大于2. 5eV,包括但不限于GaN，势阱层208的光学带隙要小于2. 5eV,例如InN，GaP, AlP, AlAs或InGaP，或其它光学带隙小于2. 5eV的材料；第三多量子阱发光单元40的势垒 层209的光学带隙要大于3eV，包括但不限于GaN，势阱层210的光学带隙要小于3eV，包括 但不限于InGaN。通过调节铟(In)的掺杂浓度可以改变势阱层的带隙，从而改变多量子阱 发光单元发出光线的波长，例如第一多量子阱发光单元20发出红光，第二多量子阱发光单 元30发出绿光，第三多量子阱发光单元40发出蓝光或深紫外(UV)光。同时，令λ1>入2 > λ 3，可以使长波光在传播过程的损耗降到最低。在图3所示的另一个实施例中，第一多量子阱发光单元20和第二多量子阱发光单 元30之间，第二多量子阱发光单元30和第三多量子阱发光单元40之间具有高带隙势垒材 料层215和216，该高带隙势垒材料为AlGaN，可以进一步调节各多量子阱发光强度。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用 上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变 化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实 质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的 保护范围内。
权利要求1.一种多波长发光二极管，其特征在于包括复数个多量子阱发光单元；位于所述复数个多量子阱发光单元上方的P型掺杂的AWaN层、位于所述P型掺杂的 AlGaN层上方的ρ+掺杂的GaN层，位于所述p+掺杂的GaN层上方的透明导电膜以及位于所 述透明导电膜上方的P型欧姆接触电极；位于所述复数个多量子阱发光单元下方的n+掺杂的GaN层、位于所述η+掺杂的GaN层 下发的η型掺杂的GaN层、位于所述η型掺杂的GaN层下方的GaN缓冲层、与所述η+掺杂 的GaN层接触的η型欧姆接触电极，以及位于所述GaN缓冲层下方的衬底；其中，所述复数个多量子阱发光单元所发出光线的波长沿光传播方向递减。
2.如权利要求1所述的多波长发光二极管，其特征在于所述复数个多量子阱发光单 元的数量大于或等于2。
3.如权利要求2所述的多波长发光二极管，其特征在于每个多量子阱发光单元包括N 个量子阱，所述N个量子阱中的N包括大于等于1且小于等于100的整数。
4.如权利要求3所述的多波长发光二极管，其特征在于所述量子阱发光单元包括非 掺杂的势垒层和非掺杂的势阱层，且所述势阱层的带隙小于所述势垒层。
5.如权利要求2所述的多波长发光二极管，其特征在于所述复数个多量子阱发光单 元包括第一多量子阱发光单元、第二多量子阱发光单元和第三多量子阱发光单元，所述第 一多量子阱发光单元位于η型掺杂GaN层的上方，所述第三多量子阱发光单元位于所述ρ 型掺杂AlGaN层的下方。
6.如权利要求5所述的多波长发光二极管，其特征在于所述第一多量子阱发光单元 的发光波长大于所述第二多量子阱发光单元的发光波长，所述第二多量子阱发光单元的发 光波长大于所述第三多量子阱发光单元的发光波长。
7.如权利要求6所述的多波长发光二极管，其特征在于所述第一多量子阱发光单元的势垒层材料的光学带隙大于2d,势阱层材料的光学带 隙小于2eV ；所述第二多量子阱发光单元的势垒层材料的光学带隙大于2. kV，势阱层材料的光学 带隙小于2. 5eV ；所述第三多量子阱发光单元的势垒层材料的光学带隙大于3eV，势阱层材料的光学带 隙小于3eV。
8.如权利要求1所述的多波长发光二极管，其特征在于所述复数个多量子阱发光单 元之间具有高带隙势垒材料层。
9.如权利要求8所述的多波长发光二极管，其特征在于所述高带隙势垒材料为 AlGaN0
10.如权利要求1所述的多波长发光二极管，其特征在于所述衬底为蓝宝石、硅或锗。
11.如权利要求7所述的多波长发光二极管，其特征在于所述第一多量子阱发光单元的势垒层材料包括GaN或AlGaAs，势阱层材料包括GaAs或InP ；所述第二多量子阱发光单元的势垒层材料包括GaN，势阱层材料包括InN或GaP或AlP 或 AlAs 或 InGaP ；所述第三多量子阱发光单元的势垒层材料包括GaN，势阱层材料包括InGaN。
专利摘要本实用新型公开了一种多波长发光二极管，包括复数个多量子阱发光单元；位于所述复数个多量子阱发光单元上方的p型掺杂的AlGaN层、p+掺杂的GaN层，透明导电膜以及p型欧姆接触电极；位于所述复数个多量子阱发光单元下方的n+掺杂的GaN层、n型掺杂的GaN层、GaN缓冲层、n型欧姆接触电极以及衬底；其中，所述复数个多量子阱发光单元所发出光线的波长沿光传播方向递减。本实用新型的多波长发光二极管能够发出多个波长的光线，混合后成为白光，从而提高能量转化效率并降低制造成本。
文档编号H01L33/06GK201918417SQ201020244508
公开日2011年8月3日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者林朝晖 申请人:泉州市金太阳电子科技有限公司