专利名称：发光器件及其制造方法
技术领域：
实施方案涉及发光器件、用于制造发光器件的方法、发光器件封装和照明系统。
背景技术：
LED (发光器件)是将电能转换成光能的化合物半导体器件，并且能通过调节化合物半导体的组成比来发射具有不同颜色的光。例如，由于具有高的热稳定性和宽的能带隙，所以氮化物半导体已经在光学器件和高功率电子器件的开发领域中得到重视。具体而言，包含氮化物半导体的蓝色、绿色和紫外光发射器件已经被商业化并广泛使用。此外，当比较常规光源如荧光灯和白炽灯时，氮化物半导体发光器件具有诸如低 功耗、半永久性寿命、快速响应速度、稳定性和生态友好性的优点。氮化物半导体发光器件的应用扩展至用作用于CCFL(冷阴极荧光灯)的替代物的发光二极管背光(其构成LCD(液晶显示器)的背光)、用作用于荧光灯或白炽灯的替代物的白光发射二极管照明器件、车辆前灯和信号灯。为了扩展氮化物半导体发光器件的应用范围，必须基本上开发用于发光器件的高效率的技术。在根据相关技术的发光器件中，当施加正向电压时，从基于N型电子注入层注入的电子与从基于P型GaN的空穴注入层注入的空穴复合，使得辐射与导带和价带之间的能隙对应的能量。能量主要以热或光的形式发射。发光器件以光的形式发射能量。根据相关技术，由于空穴具有比电子大的有效质量，所以空穴的移动性明显低于电子的移动性。此外，根据相关技术，活化的空穴浓度低于电子浓度。因此，根据相关技术，光主要从靠近P型GaN层的阱层发射，使得光发射效率降低。相应地，光特性可能变差。此外，根据相关技术，在除靠近P型GaN层的有源层的阱层之外的另一阱层中存在低载流子分布，使得空穴和电子的复合对发光强度的贡献可被降低。
发明内容
本发明提供一种能够提高发光强度的发光器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件和照明系统。此外，实施方案提供能够提高发光强度且同时使所发射的光的波长变化最小化的发光器件以及制造发光器件的方法、发光器件封装件和照明系统。根据实施方案，提供一种发光器件，其包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层上包括阱层和势垒层的有源层和在所述有源层上的第二导电半导体层。所述阱层包括最靠近所述第一导电半导体层且具有第一能带隙的第一阱层、最靠近所述第二导电半导体层且具有第三能带隙的第三阱层和介于所述第一和第二阱层之间且具有第二能带隙的第二阱层。所述第三阱层的第三能带隙大于所述第二阱层的第二能带隙。根据实施方案，提供一种用于制造发光器件的方法。所述方法包括形成第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层上形成有源层和在所述有源层上形成第二导电半导体层。所述有源层的形成包括形成最靠近所述第一导电半导体层且具有第一能带隙的第一阱层、形成最靠近所述第二导电半导体层且具有第三能带隙的第三阱层和形成在所述第一和第二阱层之间且具有第二能带隙的第二阱层。所述第二阱层的形成在第三生长温度下进行，所述第三阱层的形成在第四生长温度下进行，并且所述第四生长温度高于第三生长温度。此外，根据实施方案，根据实施方案的发光器件封装件包括封装体部、在所述封装体部上的至少一个电极层、与电极层电连接的发光器件和在所述发光器件上的模制构件。此外，根据实施方案，照明系统可包括预定的衬底和包括设置在衬底上的发光器件封装件的发光模块。
图I是显示根据实施方案的发光器件的截面视图；图2是显示根据实施方案的发光器件的部分截面视图；图3是显示根据第一实施方案的发光器件的能带图的视图；图4是显示根据第一实施方案的发光器件的生长温度随时间变化的图；图5A是显示根据第一实施方案的发光器件的输出变化的图；图5B是显示根据第一实施方案的发光器件的工作电压变化的图；图5C是显示根据第一实施方案的发光器件的反向电压变化的图； 图是显示根据第一实施方案的发光器件的内部光发射效率变化的图；图6是显示根据第二实施方案的发光器件的能带隙图的视图；图7是显示根据第二实施方案的发光器件的能带隙图的另一实例的视图；图8是显示根据第二实施方案的发光器件的生长温度随时间变化的图；图9是显示根据第二实施方案的发光器件的输出变化的图；图10是显示根据第三实施方案的发光器件的能带的视图；图IlA是显示根据第三实施方案的发光器件的光学特性的图；图IlB是显示根据第三实施方案的发光器件的光学特性的另一实例的图；图12是显示根据第四实施方案的发光器件的能带图的图；图13是显示根据第五实施方案的发光器件的能带图的图；图14是显示根据另一实施方案的发光器件的截面视图；图15是显示根据实施方案的发光器件封装件的截面视图；图16是显示根据实施方案的照明单元的透视图；和图17是显示根据实施方案的背光单元的透视图。
具体实施例方式在下文，将参考附图描述根据实施方案的发光器件、用于制造其的方法、发光器件封装件和照明系统。
在实施方案的说明中，将理解，当称层(或膜)在另一层或基板“上/上方”时，其可以直接在另一层或基板上，或者也可以存在中间层。此外，将理解，当称层在另一层“下”时，其可以直接在另一层之下，并且也可以存在一个或更多个中间层。此外，还应理解，当称层在两层“之间”时，其可以为所述两层之间的唯一层，或者也可以存在一个或更多个中间层。(实施方案)根据用于制造基于相关技术的多阱层结构的氮化物半导体发光器件的技术，出现内部量子效率随注入电流增加而降低的下垂现象(droo p phenomenon)。如果满足量子-物理复合条件，位于与阱层中的基态对应的量子能级处的电子和空穴相互复合以发射光。然而，一个阱层可保留预定量的、量子-物理地处于与代表最低能态的基态(量子数，n = I)的量子化能级处的空穴或电子。此外，较高的量子化能级(较高的量子化能级量子数)比基态具有更多的保留空穴和电子的能态。因此，如果电子或空穴被充分注入，则位于一个阱层中较高量子化能级处的载流子(电子和空穴)被移到另一相邻阱层的基态中以参与光发射。然而，在根据相关技术具有带有多阱层结构的有源层(光发射层)的氮化物半导体器件中，有源层的所有阱层都不接受具有均匀分布的注入的载流子，而是只有靠近用作空穴注入层的P型GaN层的少量阱层主要对光发射做出贡献。因此，如果供给足量的注入的电流，可能出现未被有效束缚在有源层内的额外电子或额外空穴。额外电子或额外空穴不参与光发射，而是通过非辐射性的再复合过程在有源层中自毁灭，或者泄露到有源层之外。根据相关技术的氮化物半导体发光器件，由于在有源层中因材料的极性而初始存在非常大的内场，并且注入有源层中的电子具有热的载流子性质，所以可能严重出现载流子溢流。相应地，如果注入的电流增加，则电子和空穴的非发射损失增加，使得有源层的光发射效率，例如内部量子效率可能严重降低。在根据相关技术的基于具有带有多阱层结构的有源层的氮化物半导体发光器件中，在实现用于高功率照明的发光器件时由上述高电流的施加导致的光发射效率降低变成重要技术问题之一。同时，根据相关技术，由于空穴的移动性显著低于电子的移动性，所以光发射主要在靠近P型GaN层的有源层的阱层中发生。相应地，发射效率变差，使得光学特性降低。因此，实施方案提供一种能够提高发光强度的发光器件、用于制造发光器件的方法、发光器件封装件和照明系统。此外，实施方案提供能够提高发光强度且同时使发射光的波长变化最小的发光器件、用于制造发光器件的方法、发光器件封装件和照明系统。图I是显示根据实施方案的发光器件100的截面视图，图2是根据实施方案的发光器件100的部分A的放大截面视图。参考图1，根据实施方案的发光器件100可以包括支撑构件110和设置在支撑构件110上的发光结构160。发光结构160可以包括第一导电半导体层120、有源层130、中间层140和第二导电半导体层150。支撑构件110可以包括导电衬底或绝缘衬底。支撑构件110的材料可以是半导体材料、金属材料、复合材料或其组合。此外，支撑构件110可以是单层或多层。例如，支撑构件 110 可以包括蓝宝石(Al2O3)、SiC, Si、GaAs、GaN、ZnO, GaP、InP、Ge 和 Ga2O3 中的至少一种。出于光提取效率的目的，支撑构件110的折射率可以小于第一导电半导体层120的折射率。同时，为了增加光提取效率，可以在支撑构件110的顶表面上设置PSS(图案化衬底)结构，但是实施方案不限于此。根据实施方案，支撑构件110可以在其上设置有缓冲层(未显示)以减轻支撑构件110和第一导电半导体层120之间的晶格失配并用于容易地生长半导体层。缓冲层(未显示)的材料可以是半导体材料、金属材料、复合材料或其组合。缓冲层(未显示)可以在 低温气氛中形成，并且可以包含减小半导体层和支撑构件110之间的晶格常数差的材料。例如，缓冲层可以包含选自GaN、InN、AlN、AlInN、InGaN、AlGaN和AlGaN的材料，但是实施方案不限于此。缓冲层(未显示)可以在支撑构件110上生长为单晶结构。以单晶结构生长的缓冲层可以改善在缓冲层上生长的第一导电半导体层120的结晶性。缓冲层上可以设置有发光结构160,发光结构160包括第一导电半导体层120、有源层130和第二导电半导体层150。第一导电半导体层120可以位于缓冲层上。第一导电半导体层120可以是诸如第III-V族元素或第II-VI族元素等的半导体层，并且可以掺杂有第一导电型掺杂剂。此外，第一导电半导体层120可以是单层或多层。第一导电半导体层120可以是n型半导体层，并且可以将载流子如电子供给到有源层130。第一导电半导体层120可以包括具有组成式Ir^AlyGamNO)彡X彡1，0彡y彡I且 0 彡 x+y 彡 I)的半导体材料，例如，选自 GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN 和 AlInN的材料。第一导电半导体层120可以掺杂有n型掺杂剂如Si、Ge和Sn,但是实施方案不限于此。此外，可以在第一导电半导体层120下方额外形成未掺杂的半导体层(未显不),但是实施方案不限于此。未掺杂的半导体层形成为改善第一导电半导体层120的结晶性。未掺杂的半导体层可以与第一导电半导体层120相同，只是未掺杂的半导体层具有比第一导电半导体层120低的电导率,因为未掺杂的半导体层没有掺杂n型掺杂剂。有源层130可以形成在第一导电半导体层120上。有源层130可以通过使用包含第III-V族化合物半导体材料而具有单量子结构、多量子结构、量子线结构或量子点结构。如果有源层130形成为阱层结构，则有源层130可具有单量子阱层结构或多量子阱层结构，其具有组成式为InxAlyGa1IyN (0彡x彡1，0彡y彡I且0彡x+y彡I)的阱层和组成式为InaAlbGanbN(0彡a彡1，0彡b彡I且0<a+b彡I)的势垒层。阱层可以包含具有比势垒层小的能带隙的材料。此外，当有源层130具有多阱层结构时，阱层可具有不同的In含量和不同的能带隙，并且其细节将在下文参考图2至3描述。可以在有源层130上和/或下形成导电包覆层(未显示)。导电包覆层可由具有比有源层130的势垒层宽的能带隙的半导体层形成。例如，导电包覆层可以包含GaN、AlGaN、InAlGaN或超晶格结构。导电包覆层可以是单层或多层，并且可以掺杂有n型掺杂剂或p型掺杂剂。第二导电半导体层150可以是诸如第III-V族元素或第II-VI族元素等的半导体层，并且可以掺杂有第二导电型掺杂剂。此外，第二导电半导体层150可以是单层或多层。第二导电半导体层150可以包含p型半导体层，使得可以将空穴注入有源层130中。例如，第二导电半导体层150可以包括具有组成式InxAlyGanyN(0≤x≤1，0≤y≤I且0 ≤ x+y ≤ I)的半导体材料，例如，选自 GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN 和 AlInN 的材料。第二导电半导体层150可以掺杂有p型掺杂剂如Mg、Zn、Ca、Sr和Ba，但是实施方案不限于此。同时，可以在有源层130和第二导电半导体层150之间插入中间层140。中间层140可以用作电子阻挡层，以防止载流子如在施加高电流时从第一导电半导体层120注入有源层130中的电子流入第二导电半导体层150而不在有源层130中复合。
中间层140具有比有源层130大的能带隙以防止从第一导电半导体层120注入的电子被注入第二导电半导体层150中而不在有源层130中复合。因此，中间层140可增加使电子与空穴在有源层130中复合的几率并且可以防止漏电流。同时，中间层140可以具有比有源层130中包含的势垒层大的能带隙。例如，中间层140可以包括包含Al的半导体层如AlGaN，但是实施方案不限于此。第一导电半导体层120、有源层130、中间层140和第二导电半导体层150可通过MOCVD (金属有机气相沉积)法、CVD (化学气相沉积)法、PECVD (等离子体增强化学气相沉积)法、MBE (分子束外延)法、HVPE (氢化物气相外延)法或溅射法形成，但是实施方案不限于此。此外，在第一和第二导电半导体层120和150中包含的导电掺杂剂的掺杂浓度可以是均匀的或不规则的。换言之，多个半导体层可以具有多种掺杂浓度分布，但是实施方案不限于此。同时，如上所述，第一导电半导体层120可以通过利用n型半导体层来实现，并且第二导电半导体层150可以通过利用p型半导体层来实现。可以在第二导电半导体层150上形成包含n型半导体层或p型半导体层的第三半导体层(未显示)。相应地，发光器件100可以具有np、pn、npn或pnp结结构中的至少之一。同时，有源层130和第二导电半导体层150的部分可以移除以暴露第一导电半导体层120的一部分,并且可以在第一导电半导体层120的暴露部分上形成第一电极174。换言之，第一导电半导体层120可以具有面向有源层130的顶表面和面向支撑构件110的底表面。第一导电半导体层120的顶表面可以包括至少一个暴露的区域，并且可以在顶表面的暴露区域上设置第一电极174。同时，第一导电半导体层120的一部分可以通过预定蚀刻法暴露，但是实施方案不限于此。蚀刻法可以包括湿式蚀刻法或干式蚀刻法。此外，可以在第二导电半导体层150上形成第二电极172。同时，第一和第二电极174和172可以包含导电材料,例如,选自In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu 和 WTi 的金属，或者可以包含其合金。第一和第二电极174和172可以具有单层结构或多层结构，但是实施方案不限于此。图2是图I的部分A的分解截面视图。参考图2，发光器件100的有源层130可以具有多阱层结构。相应地，有源层130可包括阱层Q和势垒层B (见图3)。阱层Q可包括第一至第三阱层Ql至Q3，并且势垒层B可包括第一至第三势垒层BI至B3，但是实施方案不限于此。此外，第一至第三阱层Ql、Q2和Q3以及第一至第三势垒层BI、B2和B3可以具有如图2所示的交替堆叠结构。同时，图2显示第一至第三阱层Q1、Q2和Q3、第一至第三势垒层B1、B2和B3，并且第一至第三势垒层B1、B2和B3以及第一至第三阱层Q1、Q2和Q3交替层叠在彼此之上，但是实施方案不限于此。阱层Q和势垒层B的数目和布置可以自由形成。如上所述，阱层Q和势垒层B可包含具有不同组成比、不同能带隙、和不同厚度的材料，但是实施方案不限于图2中显示的结构。(第一实施方案)图3是显示根据第一实施方案的发光器件的能带隙图101的视图。参考图3，第三阱层Q3的能带隙可以大于第一和第二阱层Ql和Q2的能带隙。由于靠近将载流子如空穴供给到有源层130的第二导电半导体层150的第三阱层Q3的能带隙大于第一和第二阱层Ql和Q2的能带隙，所以空穴可容易地被移动。因此，横越第二导电半导体层150或中间层140的空穴可以被更容易地注入第三阱层Q3中。相应地，空穴的注入效率更为增加，并且到第一和第二阱层Ql和Q2中的空穴注入效率可以增加。 此外，由于第三阱层Q3的能带隙大于第一和第二阱层Ql和Q2的能带隙，并且小于势垒层B的能带隙，所以由势垒层B和第二导电半导体层150 (具有较大的能带隙)和阱层(具有较小的能带隙)之间的能带隙差导致的层间应力降低，使得发光器件100的可靠性可更为改善。根据实施方案，第三阱层Q3可以被称为在远离第一导电半导体层120的最远位置处形成的阱层，并且可以被称为在最靠近第二导电半导体层150的位置处的阱层。第一和第二阱层Ql和Q2可以具有相同的能带隙，或者可以具有小于第三阱层Q3的能带隙。例如，如果有源层130发射蓝光，则第三阱层Q3的第三能带隙可以在约2. SeV至约3. OSeV的范围内，但是实施方案不限于此。此外，尽管与第三阱层Q3的第三能带隙的能隙差可以为约0. IeV或更低，但是实施方案不限于此。例如，第三阱层Q3的第三能带隙与第二阱层Q2的第二能带隙或第一阱层Ql的第一能带隙之间的能隙差可以为约0. IeV或更低。此外，根据实施方案，第三阱层Q3可以具有比第二阱层Q2的能带隙大约2. 5%的能带隙。例如，从第三阱层Q3发射的光的波长可以比从第二阱层Q2发射的光的波长短约20nmo根据实施方案，从第三阱层Q3发射的光的波长可以比从第二阱层Q2发射的光的波长短约2nm至约20nm。如果从第三阱层Q3发射的光的波长比从第二阱层Q2发射的光的波长短约2nm或更低，则增加载流子的注入的效果不会大幅体现。如果从第三阱层Q3发射的光的波长比从第二阱层Q2发射的光的波长短至少20nm，则发射具有另一种颜色的光，使得显色性可能变差。同时，如上所述，阱层Q可具有组成式InxAlyGamN(0彡x彡1，0彡y彡I且0<x+y<l)。随着阱层Q的In含量增加，能带隙可能降低。与此相比，随着Q层In含量降低，能带隙可能增加。第三阱层Q3的In含量可以对应于第一阱层Ql或第二阱层Q2的In含量的90%至99%。所述比例不根据能带隙和晶格常数而对发光器件100的稳定性和可靠性施加影响，但是可以增加发光器件100的结晶性和空穴注入效率。同时，所述比例可以是摩尔比、体积比和质量比中之一，但是实施方案不限于此。例如，如果阱层Q的组成式为In/lyGah-yN^≤X彡1，0≤y彡I且0彡x+y彡1)，则第三阱层Q3的In的组成(x3)可以比第二阱层Q2的In的组成(x2)小0. 02或更低，但是实施方案不限于此。同时，由于半导体层之间的晶格常数差和半导体层的对准，在半导体中可能出现压电极化。由于构成发光器件的半导体材料具有大的压电系数，所以半导体材料可导致非常大的极化，即使出现小的应变也是如此。由两个极化导致的电场改变阱层结构的能带结构而使电子和空穴的分布变形。这种现象称为量子限制斯塔克效应(QCSE)。这种现象可在发光器件中导致低内部量子效率而通过电子和空穴的复合产生光，并且可对发光器件的电学和光学特性施加坏的影响，例如光发射谱的红移。如上所述，阱层Q可具有组成式InxAlyGanyN(0彡x彡1，0彡y彡I且0彡x+y彡I)，并且势垒层B可具有组成式InaAlbGa1IbN (0彡a彡1，0彡b彡I且0 ^ a+b ^ I)。InN的晶格常数大于GaN的晶格常数，并且阱层Q的晶格常数随着阱层Q中包含的In含量增加而增加，使得势垒层B和阱层Q之间的晶格常数差增加。相应地，层之间的应变可更大幅度地增加。极化效应因应变而更为增加，使得内部电场增强。相应地，能带根据电场而被弯曲，使得产生锐三角形势阱，并且电子或空穴可集中在三角形势阱中。相应地，电子和空穴之间的复合可变差。根据实施方案，第三阱层Q3的In含量降低，使得晶格常数降低。相应地，势垒层B和第三阱层Q3之间的晶格常数差可能降低。因此，三角形势阱的产生可减少。结果，电子和空穴的复合可增加，并且发光器件100的光发射效率可提高。因此，靠近第二导电半导体层150的第三阱层Q3的能带隙形成增加，并且形成高势垒，使得第三阱层Q3对从第二导电半导体层150供给的载流子(例如空穴)具有抗性。空穴的路径可被扩散。此外，第三阱层Q3的阱深度降低，使得注入另一阱层的空穴的量可增加。电子和空穴之间的复合可通过空穴路径的扩散而在遍及有源层130整个区域的较宽范围内出现，使得电子和空穴之间的复合率可提闻。相应地，发光器件100的光发射效率可以提闻。同时，由支撑构件110和在支撑构件110上形成的发光结构之间的晶格常数差导致的晶体缺陷可根据生长方向而增加。相应地，在远离支撑构件110的最远位置处形成的第二导电半导体层150可具有最大的晶体缺陷。由于空穴移动性低于电子移动性，所以由第二导电半导体层150的结晶性变差导致的空穴注入效率变差可使发光器件100的光发射效率变差。然而，根据实施方案，有源层130和第三阱层Q3之间的能带隙大幅形成，由此阻挡晶体缺陷的传播。第二导电半导体层150的晶体缺陷可以被克服，并且发光器件100的光发射效率可提闻。
此外，根据实施方案，有源层130可发射具有基本上相同颜色的光。例如，即使有源层130包括第一阱层Q1、第二阱层Q2和第三阱层Q3，并且阱层之间的能带隙可以彼此不同而使得阱层不发射具有相同波长的光，有源层130也可发射具有基本上相同颜色的光。根据实施方案，阱层Q可以是未掺杂的。如果阱层是掺杂的，可能不发光。实施方案可提供能够通过增加注入有源层中的载流子的总量来提高发光强度的发光器件及其制造方法。此外，实施方案提供能够通过增加注入有源层中的载流子的分布来提高发光强度的发光器件及其制造方法。图4是显示根据生长时间和生长温度Temp生长根据第一实施方案的发光器件的过程的图。在第一生长温度Cl下以生长时间tl生长第一导电半导体层120之后，降低生长温度，使得可以在第二生长温度C2下以生长时间t2在第一导电半导体层120和有源层130之间生长较低的子层(未显示)。此后，进一步降低生长温度，使得在第三生长温度C3下以生长时间t3生长有源层130。在生长有源层130期间生长第三阱层Q3之前，将生长温度升高至第四生长温度C4，使得可以在第四生长温度C4以时间t4生长第三阱层Q3。根据实施方案，第四生长温度C4可以具有对应于第三生长温度C3的值的约100. 4%至约103%的值，但是实施方案不限于此。所述比例可以是其中发光器件的结晶性和空穴注入效率可以通过调节In组成来提高而不影响发光器件的稳定性和可靠性的条件。由于第三阱层Q3的第四生长温度C4高于第一阱层Ql和第二阱层Q2的第三生长温度C3，所以第三阱层Q3的In含量可降低。相应地，如上所述，第三阱层Q3的能带隙可增力口，并且注入第三阱层Q3、第一阱层Ql和第二阱层Q2的空穴的注入效率可增加，使得发光器件的光发射效率可提闻。此外，由于第三阱层Q3的第四生长温度C4升高，所以在比有源层130高的生长温度下生长的第一和第二导电半导体层120和150的生长温度和有源层130的生长温度之差可降低。因此，薄膜的特性改善，使得发光器件100的可靠性可提高。根据实施方案，形成第一阱层Ql或第二阱层Q2的时间t3基本上与形成第三阱层Q3的时间t4基本相同，并且第一阱层Ql或第二阱层Q2的厚度可以与第三阱层Q3的厚度基本相同，但是实施方案不限于此。图5是显示根据第一实施方案的发光器件的输出变化的图，并且图5B是显示根据第一实施方案的发光器件的工作电压变化的图。图5C是显示根据第一实施方案的发光器件的反向电压的图，并且图是显示根据第一实施方案的发光器件的内部光发射效率变化的图。
参考图5A，其中根据第一实施方案的靠近P型半导体层的阱层的能带隙表现为增加的发光器件wdT表现出比对比例wodT更为改善的输出。参考图5B，其中根据第一实施方案的靠近P型半导体层的阱层的能带隙表现为增加的发光器件wdT表现出与对比例wodT基本上相等的工作电压。因此，尽管发光器件的输出提高，但是工作电压没有增加。相应地，工作电压可以在具有相同输出的情况下降低，因此可以在相同的工作电压下获得提高的光发射效率。参考图5C，其中根据第一实施方案的靠近P型半导体层的阱层的能带隙表现为增加的发光器件wdT表现出比对比例wodT更为改善的反向电压。参考图其中根据第一实施方案的靠近P型半导体层的阱层的能带隙表现出增加的发光器件El表现出比对比例Rl更为改善的量子效率IQE。因此，根据实施方案，可以显著改善其中内部量子效率随注入电流增加而变差的下垂现象。 实施方案可提供能够通过增加注入有源层中的载流子的总量来提高发光强度的发光器件及其制造方法。此外，实施方案可提供能够通过增加注入有源层中的载流子的分布来提高发光强度的发光器件及其制造方法。(第二实施方案)图6是显示根据第二实施方案的发光器件的能带图102的视图，并且图7是显示根据第二实施方案的发光器件的能带图102a的视图。第二实施方案可以采用第一实施方案的技术特征。因此，根据第二实施方案的有源层130可具有多阱层结构。相应地，有源层130可包括第一至第三阱层Ql、Q2和Q3以及第一至第三势垒层B1、B2和B3。根据第二实施方案，第三阱层Q3a的厚度dl可以比第二阱层Q2的厚度d2厚。此夕卜，根据第二实施方案，第三阱层Q3a的厚度dl可以比第一阱层Ql的厚度厚。例如，靠近第二导电半导体层150的第三阱层Q3a可以具有厚度dl，并且第二阱层Q2可以具有厚度d2。厚度dl可以大于厚度d2。例如，厚度dl可以对应于厚度d2的约110%至约130%，但是实施方案不限于此。此外，第三阱层Q3a的厚度dl可以对应于第一阱层Ql的厚度的约110%至约130%，但是实施方案不限于此。例如，如果有源层130发射蓝光，则第三阱层Q3a可具有约3. 9nm的厚度，但是实施方案不限于此。根据第二实施方案，第三阱层Q3a的能带隙可以大于第一阱层Ql和第二阱层Q2的能带隙。靠近向有源层130供给空穴的第二导电半导体层150的第三阱层Q3a的能带隙大于第一和第二阱层Ql和Q2的能带隙，使得可容易地进行空穴的移动。因此，横越第二导电半导体层150或中间层140的空穴可更容易地注入第三阱层Q3a中。因此，空穴的注入效率更为提高，并且向第一阱层Ql和第二阱层Q2注入空穴的效率可以增加。同时，第三阱层Q3a的In含量可以为第一阱层Ql和第二阱层Q2的In含量的90 %至 99%。根据实施方案，如果第三阱层Q3a具有比第二阱层Q2的能带隙大的能带隙，则在阱层之间的能带隙中造成差异，使得阱层的光能可变化。这意味着从阱层发射的光的波长彼此不同。因此，由于第三阱层Q3a具有比第二阱层Q2大的能带隙，所以第三阱层Q3a产生具有较大能量的光，使得第三阱层Q3a产生具有较短波长的光。因此，如图9所示，发光器件的光发射谱的拓宽可以朝短波长(虚线)增加，并且可以在发光器件100的光致发光谱中形成肩部P。如上所述，靠近第二导电半导体层150的第三阱层Q3a可具有厚度dl，并且第二阱层Q2可具有厚度d2。厚度dl可大于厚度d2。根据实施方案，从阱层Q发射的光的能级公式用下式I表示。式I
权利要求
1.一种发光器件，其包括 第一导电半导体层； 在所述第一导电半导体层上包括阱层和势垒层的有源层；和 在所述有源层上的第二导电半导体层， 其中所述阱层包括 最靠近所述第一导电半导体层且具有第一能带隙的第一阱层； 最靠近所述第二导电半导体层且具有第三能带隙的第三阱层；和 置于所述第一和第三阱层之间且具有第二能带隙的第二阱层；并且 其中所述第三阱层的所述第三能带隙大于所述第二阱层的所述第二能带隙。
2.根据权利要求I所述的发光器件，其中所述第三阱层的厚度比所述第二阱层的厚度厚。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第二阱层的厚度比所述第一阱层的厚度厚。
4.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第三阱层的厚度比所述第一阱层的厚度厚。
5.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第三阱层的厚度对应于所述第一阱层的厚度或所述第二阱层的厚度的110%至130%。
6.根据权利要求5所述的发光器件，其中当所述有源层发射蓝光时所述第三阱层的厚度为约3. 9nm。
7.根据权利要求I所述的发光器件，其中所述第一阱层的所述第一能带隙大于所述第二阱层的所述第二能带隙。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中所述第一阱层的所述第一能带隙等于所述第三阱层的所述第三能带隙。
9.根据权利要求7所述的发光器件，其中所述第三阱层的厚度比所述第二阱层的厚度厚。
10.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述第一阱层的厚度比所述第二阱层的厚度厚。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的发光器件，其中所述第三能带隙对应于所述第二能带隙的101%至110%。
12.根据权利要求I至10中任一项所述的发光器件，其中当所述有源层发射蓝光时所述第三能带隙在约2. 8eV至约3. 08eV的范围内。
13.根据权利要求I至10中任一项所述的发光器件，其中所述第三阱层的所述第三能带隙和所述第二阱层的所述第二能带隙之间的能隙差或所述第三阱层的所述第三能带隙和所述第一阱层的所述第一能带隙之间的能隙差在约0. IeV内。
14.根据权利要求7至10中任一项所述的发光器件，其中从所述第三阱层发射的光的波长比从所述第二阱层发射的光的波长短20nm或更少。
15.根据权利要求14所述的发光器件，其中从所述第三阱层发射的光的波长比从所述第二阱层发射的光的波长短约2nm至约20nm。
16.根据权利要求I至10中任一项所述的发光器件，其中所述阱层包含铟(In)，并且所述第三阱层的In含量小于所述第二阱层的In含量。
17.根据权利要求16所述的发光器件，其中所述第三阱层的In含量对应于所述第二阱层的In含量的90%至99%。
18.根据权利要求16所述的发光器件，其中当阱层具有组成式InxAlyGa1^yN (0≤x≤1,0≤y≤1且0≤x+y ≤I)时所述第三讲层的In组成比所述第二阱层的In组成低0. 02的范围。
19.根据权利要求I至10中任一项所述的发光器件，其中所述有源层发射具有基本上相同颜色的光。
20.根据权利要求19所述的发光器件，其中从所述第三阱层发射的光的波长与从所述第二阱层发射的光的波长不同，并且从所述有源层发射的光表现出基本相同的颜色。
全文摘要
本申请公开了一种发光器件、制造发光器件的方法、发光器件封装件和照明系统。发光器件包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层上包括阱层和势垒层的有源层和在所述有源层上的第二导电半导体层。所述阱层包括最靠近所述第一导电半导体层且具有第一能带隙的第一阱层、最靠近所述第二导电半导体层且具有第三能带隙的第三阱层和置于所述第一和第二阱层之间且具有第二能带隙的第二阱层。所述第三阱层的第三能带隙大于所述第二阱层的第二能带隙。
文档编号H01L33/06GK102709417SQ201210082888
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月26日 优先权日2011年3月25日
发明者丁钟弼, 俞东汉, 尹才仁, 沈世焕, 罗钟浩, 金钟国, 黄净铉 申请人:Lg伊诺特有限公司