具有高出光效率的深紫外薄膜LED及其制备方法

具有高出光效率的深紫外薄膜led及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及深紫外薄膜led技术领域，具体涉及一种具有高出光效率的深紫外薄膜led及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们对日常生活中的杀菌消毒需求越来越多，因此，家用杀菌消毒装置越来越受到人们的关注，其中，深紫外光源杀菌消毒装置以其节能、便携和无毒的优势成为人们首选的杀菌消毒装置。
3.目前，深紫外固态光源主要是基于algan基的深紫外led。但是，基于algan基的深紫外led存在出光效率极低的问题，造成这一问题的主要原因是其光提取效率极低。
4.现有技术为了解决led出光效率低的问题，一般采用衬底剥离的薄膜 led的结构，以大幅减少光线在芯片内的全反射，从而有效提升光的提取效率。但是，这一结构仅对非al(不含al组分)的ingan基蓝光薄膜led 和低al组分的algan基近紫外薄膜led的光提取效率有显著的改善作用。对于基于algan基的深紫外led而言，由于其采用的是高al组分的algan 作为量子阱，其发光模式已从非al和低al组分蓝光和近紫外的易于正面光提取的平行于c轴方向的横电(te)偏振出光，转换为高al组分深紫外的难以正面光提取的垂直于c轴方向的横磁(tm)偏振出光，仅采用薄膜结构对深紫外光提取效率的提高极其有限。


技术实现要素：

5.发明人为了解决深紫外薄膜led出光效率的问题，查找了大量的资料，发现对量子阱施加应力，使量子阱产生应变，能够使深紫外led的发光模式以te模式为主，从而能够提高深紫外led的光提取效率。然而，发明人以此为指导思想将方案具体化时遇到一些问题：例如，在外延结构上施加应力的方式虽然能够在量子阱中引入应变，但是，这样操作引入的应变会严重劣化有源层的晶体质量，进而严重影响内量子效率，导致出光效率降低。
6.为此，发明人研究发现在深紫外薄膜led上设置热膨胀系数与深紫外薄膜led量子阱中的algan材料的热膨胀系数有一定差距的材料，能够在给量子阱施加一定应力的情况下保持有源层的晶体质量，从而将深紫外 led的发光模式调整至以te模式为主，大大提高了深紫外led的出光效率。
7.因此，根据本发明的一个方面，提供了一种具有高出光效率的深紫外薄膜led。
8.该具有高出光效率的深紫外薄膜led包括支撑部；和设在支撑部上的引入有应变的薄膜状的深紫外led芯片；其中，支撑部和深紫外led芯片具有不同的热膨胀系数，应变是由与深紫外led芯片的热膨胀系数不同的支撑部在与深紫外led芯片连接过程中、利用基于温度变化导致的不同收缩率引入。
9.由于薄膜状的深紫外led芯片的厚度较薄，且设在薄膜状的深紫外 led芯片上的支撑部的热膨胀系数不同于该深紫外led芯片，使得当支撑部在与深紫外led芯片连接的过程中，因温度变化使两者产生不同的收缩率在深紫外led芯片中引入的应变，能够使深紫外
led芯片的发光模式转变成以te模式为主，进而大幅度提升深紫外薄膜led的出光效率。
10.在一些实施方式中，支撑部的厚度大于深紫外led芯片的厚度。以保证支撑部和深紫外led芯片在经过温度变化时，支撑部能够在深紫外led 芯片中引入较多的应变。优选的，为了使支撑部给深紫外led芯片引入应变时，能够更容易使深紫外led芯片的发光模式自tm模式转变至te模式，将深紫外led芯片的厚度控制在10μm以下。优选的，为了使支撑部能够给深紫外led芯片中引入足够的应变，以使深紫外led芯片的发光模式自tm模式转变至te模式，将支撑部与深紫外led芯片的厚度差控制在90μm以上。优选的，将保持支撑部的厚度控制在100μm以上，由此，可以使支撑部发生温度变化前后产生的形变较小。
11.在优选实施例中，深紫外led芯片以高al组分的algan作为量子阱；支撑部的热膨胀系数大于6
×
10-6
/k或小于4
×
10-6
/k。由此，通过保持支撑部和量子阱这两者的热膨胀系数具有一定的差距，使支撑部和深紫外 led芯片在连接过程中，因两者的收缩率具有一定差异，能够在深紫外 led芯片中引入较大的应变。
12.在一些实施方式中，具有高出光效率的深紫外薄膜led还包括设在支撑部和深紫外led芯片之间的焊接层。优选的，焊接层的导热率大于 20w/(m
·
k)。由此，可以保证深紫外led芯片工作时产生的热量能够快速地传导出去，从而有效地降低深紫外led芯片的温度，提高其可靠性。
13.在一些实施方式中，支撑部通过焊接层焊接在深紫外led芯片的底部或焊接在深紫外led芯片的电极上。以保证支撑部给深紫外led芯片中引入的应变能够较为均匀地分布在量子阱上，从而尽量避免深紫外led芯片出现局部翘曲的情况。
14.在一些实施方式中，焊接层均匀地覆盖在深紫外led芯片的朝向支撑部的表面上，焊接层的维氏硬度大于100hv且厚度范围为500nm-5μm。由于焊接层的硬度较硬且厚度较薄，能够将支撑部因与深紫外led芯片热膨胀系数不同，在温度变化时产生的应力传导至深紫外led芯片上，从而在深紫外led芯片中引入应变，使深紫外led芯片的发光模式转变成以te 模式为主。
15.在另一些实施方式中，焊接层在垂直于芯片生长方向的至少一个方向上不连续设置。以在深紫外led芯片中引入非各向同性的应变。由于此时焊接层并不是在所有方向均连续的设置在深紫外led芯片上的，为了保证焊接层将深紫外led芯片与支撑部连接的稳定性，将焊接层的厚度范围控制在500nm-10μm。焊接层在垂直于芯片生长方向的至少一个方向上不连续设置的其中一种实施方式为：将焊接层设置成包括间隔设置在深紫外 led芯片的朝向支撑部的表面上的至少两组第一导热焊料带，第一导热焊料带采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料制成；或焊接层包括间隔设置在深紫外led芯片的朝向支撑部的表面上的第一导热焊料带和设在相邻的第一导热焊料带之间的第二导热焊料带，其中，第一导热焊料带采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料制成，第二导热焊料带采用维氏硬度小于100hv 的软质焊料制成。
16.根据本发明的一个方面，提供了一种具有高出光效率的深紫外薄膜 led的制备方法，其包括以下步骤：
17.选取热膨胀系数不同的薄膜状的深紫外led芯片和支撑部；
18.在将深紫外led芯片和支撑部加热至其温度大于100℃时将两者连接；
19.将完成连接的深紫外led芯片和支撑部冷却至室温。
20.由此，支撑部因与深紫外led芯片的热膨胀系数不同，能够在降温时在深紫外led芯片中引入应变，使深紫外led芯片的发光模式自tm模式转变成te模式，进而大幅度提升深紫外薄膜led的出光效率。采用本发明的制备方法，通过加热和降温就能够在深紫外led芯片中引入应变，操作方便快捷。
21.在一些实施方式中，在将深紫外led芯片和支撑部加热之前还包括：
22.在深紫外led芯片或支撑部上设置焊接层，焊接层至少包括维氏硬度大于100hv的硬质焊料，且焊接层的厚度范围为500nm-10μm；
23.其中，在将深紫外led芯片和支撑部时连接时，是通过焊接层将深紫外led芯片和支撑部连接。
24.由于焊接层预先设置在支撑部或深紫外led芯片上，当给支撑部和深紫外led芯片加热时就可以使焊接层中的焊料处于工作状态，从而可以将支撑部与深紫外led芯片焊接在一起，完成焊接后，伴随着降温，支撑部可以通过焊接层给深紫外led芯片施加应力，从而在深紫外led芯片中引入应变，由此实现深紫外led芯片发光模式的转变。
25.在一些实施方式中，在选取热膨胀系数不同的薄膜状的深紫外led芯片和支撑部时，选取的深紫外led芯片为正装结构或垂直结构，通过焊接层将深紫外led芯片和支撑部连接实现为包括：通过焊接层将深紫外led 芯片的芯片底部与支撑部连接；或
26.在选取热膨胀系数不同的薄膜状的深紫外led芯片和支撑部时，选取的深紫外led芯片为倒装结构，通过焊接层将深紫外led芯片和支撑部连接实现为包括：通过焊接层将深紫外led芯片的两个电极的背离芯片的底部的表面与支撑部连接。
27.由此，可以保证支撑部给深紫外led芯片中引入的应变能够较为均匀地分布在量子阱上，从而尽量避免深紫外led芯片出现局部翘曲的情况。
附图说明
28.图1为本发明第一种实施方式的具有高出光效率的深紫外薄膜led的结构示意图；
29.图2为本发明第二种实施方式中第一种实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的结构示意图；
30.图3为沿图2所示的具有高出光效率的深紫外薄膜led的焊接层剖开的剖视结构示意图；
31.图4为本发明第二种实施方式的第二种实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的结构示意图；
32.图5为沿图4所示的具有高出光效率的深紫外薄膜led的焊接层剖开的剖视结构示意图；
33.图6为本发明第二种实施方式的第三种实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的剖面结构示意图；
34.图7为本发明第二种实施方式的第四种实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的剖面结构示意图；
35.图8为本发明第二种实施方式的第五种实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的剖面结构示意图；
36.图9为本发明第二种实施方式的第六种实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜
led的结构示意图；
37.图10为沿图9所示的具有高出光效率的深紫外薄膜led的焊接层剖开的剖视结构示意图；
38.图11为本发明一实施方式的具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法在支撑部上设置焊接的结构示意图；
39.图12为本发明一实施方式的具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法在支撑部和深紫外led芯片之间形成焊接层的结构示意图；
40.图13为本发明一实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法的流程结构示意图；
41.图14为本发明另一实施例的具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法的流程结构示意图；
42.附图标记：20、深紫外led芯片；30、焊接层；32、第一导热焊料带； 33、第二导热焊料带；40、支撑部；50、转移介质；60、加热板。
具体实施方式
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
44.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本文中所用的术语一般为本领域技术人员常用的术语，如果与常用术语不一致，以本文中的术语为准。
45.在本文中，术语“深紫外”是指波长范围在200nm-300nm的光线。
46.在本文中，术语“量子阱”又称有源层，是指led芯片中设置在p型半导体层与n型半导体层之间的半导体层，p型半导体层提供的空穴和n型半导体层提供的电子在这里结合，释放出光子，从而实现led的发光。
47.在本文中，术语“横电(te)”是指横电模，指的是电场方向与传播方向垂直的。
48.在本文中，术语“横磁(tm)”是指横磁模，指的是磁场方向与传播方向垂直的。
49.在本文中，术语“高al组分的algan”是指al组分在0.3-1的algan。
50.在本文中，术语“内量子效率”是指led施加正向电压时量子阱中电子空穴对复合产生的光子与总的电子空穴对之比。
51.在本文中，术语“光提取效率”是指在led内部，由电能激发的产生光子没有全部发射出去，只有部分光子才能通过折射离开器件，其他光子在内部不断反射，最终被吸收。也就是实际发出的光能与产生的光能有个比值。光提取效率反映了这个比值。
52.在本文中，术语“硬质焊料”为固化后维氏硬度大于100hv的焊料。
53.在本文中，术语“软质焊料”为固化后维氏硬度小于100hv的焊料。
54.在本文中，焊料(包括硬质焊料和软质焊料)的维氏硬度均指焊料在常温(也即室
温，一般为25℃)时固化状态下的维氏硬度。
55.在本文中，一组导热焊料带是指采用同一种焊料(这里的同一种是指均为硬质或均为软质)制成，且连成一体的焊块。
56.在本文中，“芯片生长方向”即为深紫外led芯片外延生长的方向。
57.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.图1示意性地显示了根据本发明的第一种实施方式的具有高出光效率的深紫外薄膜led。
59.如图1所示，该具有高出光效率的深紫外薄膜led包括支撑部40和引入有应变的深紫外led芯片20；其中，深紫外led芯片20为薄膜状且设在支撑部40上；支撑部40和深紫外led芯片20具有不同的热膨胀系数，引入深紫外led芯片20中的应变是由与深紫外led芯片20的热膨胀系数不同的支撑部40在连接至深紫外led芯片20上时，因温度变化产生不同于深紫外led芯片20的收缩率而引入的。
60.由于支撑部40的热膨胀系数与深紫外led芯片20的热膨胀系数不同，且由于薄膜状的深紫外led芯片20的厚度较薄，使得当支撑部40在与深紫外led芯片20连接的过程中，因温度变化使两者产生不同的收缩率在深紫外led芯片20中引入的应变，能够使深紫外led芯片20的偏振模式自tm模式转变为te模式，大幅度提升深紫外薄膜led的出光效率。
61.在优选实施例中，为了能够给深紫外led芯片20引入更多的应变，将支撑部40的厚度设置成大于深紫外led芯片20的厚度。为了使支撑部 40能够给深紫外led芯片20引入应变时，使深紫外led芯片20的发光模式更容易自tm模式转变至te模式，优选的，将深紫外led芯片20的厚度控制在10μm以下。此时的深紫外led芯片20可以是从生长衬底上剥离下来的芯片，也可以是还未剥离的晶圆上的晶片，还可以是剥离后转移到转移介质50上的芯片，只要将深紫外led芯片20的厚度控制在10μm 以下即可，其中，将芯片从生长衬底上剥离采用现有的芯片剥离技术即可，例如湿法剥离、激光切割法等，本发明对芯片剥离的具体实现方式不作限定。为了使支撑部40能够给深紫外led芯片20中引入足够的应变，以使深紫外led芯片的发光模式自tm模式转变至te模式，优选的，将支撑部40与深紫外led芯片20的厚度差控制在90μm以上。优选的，保持支撑部40的厚度在100μm以上，由此，可以减小支撑部40经历温度变化产生的形变。在本文中，某一结构的厚度是指沿深紫外led芯片20外延生长的方向，该结构的上表面至下表面的距离。
62.在优选实施例中，深紫外led芯片20以高al组分的algan作为量子阱；支撑部40的材料的热膨胀系数大于6
×
10-6
/k或小于4
×
10-6
/k。由此，通过保持支撑部40和量子阱这两者的热膨胀系数具有一定的差距，使支撑部40和深紫外led芯片20在连接过程中，经过温度变化，因两者的收缩率具有一定差异，在深紫外led芯片20中引入较大的应变。示例性的，根据确定的热膨胀系数范围，对于热膨胀系数大于6
×
10-6
/k的支撑部 40材料可以选取铜、铝、锡、铁及金属合金等。优选的，采用热膨胀系数大于12
×
10-6
/k的材料作为支撑部40的材料，以满足支撑部40与深紫外 led芯片20的量子阱中的algan的热膨胀系数具有较大差异的要求；一般的金属材料都能够满足热膨胀系数大于12
×
10-6
/k的要求，例如，铁的热膨胀
系数为12.2
×
10-6
/k、铜的热膨胀系数为16.5
×
10-6
/k、铝的热膨胀系数为 23
×
10-6
/k和锡的热膨胀系数为26.6
×
10-6
/k，由此，可以通过与深紫外led 芯片20的热膨胀系数差异较大的支撑部40在经过相同的温度变化的情况下，在深紫外led芯片20中引入更多的应变。对于热膨胀系数小于4
×
10-6
/k 的支撑部40材料可以选取硅、碳化铝陶瓷等。优选的，选取热膨胀系数大于6
×
10-6
/k的材料作为支撑部40的材料，以在深紫外led芯片20中引入压应变，使深紫外led芯片20的发光模式能够更快地转变成te模式。
63.图2至图10示意性地显示了根据本发明的第二种实施方式的具有高出光效率的深紫外薄膜led。
64.如图2、图4和图9所示，本实施方式中的具有高出光效率的深紫外薄膜led在第一种实施方式的基础上还包括焊接层30，焊接层30设在深紫外led芯片20和支撑部40之间，以通过焊接层30将深紫外led芯片20 与支撑部40连接。
65.在优选实施例中，焊接层30的导热率大于20w/(m
·
k)。以保证深紫外 led芯片20工作时产生的热量能够快速地传导出去，有效地降低深紫外 led芯片20的温度，提高其可靠性。
66.在一些实施例中，支撑部40通过焊接层30焊接在深紫外led芯片20 的底部或焊接在深紫外led芯片20的电极上。以保证支撑部40给深紫外 led芯片20中引入的应变能够较为均匀地分布在量子阱上，从而尽量避免深紫外led芯片20出现局部翘曲的情况。示例性的，当深紫外led芯片 20为正装结构或垂直结构时，深紫外led芯片20的底部(也即深紫外led 芯片20的设置有衬底的一侧)通过焊接层30与支撑部40焊接在一起；当深紫外led芯片20是倒装结构时，深紫外led芯片20的两个电极分别通过焊接层30与支撑部40焊接在一起。优选的，深紫外led芯片20采用倒装结构的芯片，因为p型半导体层的厚度一般都薄于n型半导体层，即量子阱至p型半导体层的距离小于其直n型半导体层的距离，由此，使得连接在倒装结构的芯片上的支撑部40与量子阱的距离，小于连接在正装结构或垂直结构的芯片上的支撑部40与量子阱的距离，当倒装结构的深紫外led芯片20与支撑部40的收缩率差(或热膨胀系数差)相同于正装结构或垂直结构结构的深紫外led芯片20与支撑部40的收缩率差(或热膨胀系数差)时，倒装结构的量子阱受到支撑部40施加的应力会更大，也即倒装结构的深紫外led芯片20收到的应力会更大。具体的，焊接层30可以均匀地覆盖在深紫外led芯片20的朝向支撑部40的表面上，也可以在垂直于芯片生长方向的至少一个方向上不连续设置。
67.在优选实施例中，形成焊接层30的焊料中至少包括维氏硬度大于 100hv的硬质焊料，通过保证焊接层30的硬度，确保在温度变化时，支撑部40产生的应力能够通过焊接层30施加到深紫外led芯片20中。优选的，硬质焊料采用共晶焊料，由于共晶焊料在其熔点温度之下，下降较小的温度(小于普通焊料(如钎料)的温度)即可出现固化，即共晶焊料的固化速度大于普通焊料的固化速度，由此，通过共晶焊料在将深紫外led 芯片20与支撑部40焊接之后，共晶焊料能够迅速固化形成焊接层30，以便于将支撑部40在焊接之后降温过程中产生的应力传递至深紫外led芯片20中。示例性的，共晶焊料可以采用金锡焊料或铟锡焊料。优选的，共晶焊料采用金锡焊料。
68.图2和图3显示的焊接层30的第一种实施例，其示例性显示了均匀地覆盖在深紫外led芯片20的朝向支撑部40的表面上的焊接层30的结构，如图2和图3所示，焊接层30均匀地覆盖在深紫外led芯片20的朝向支撑部40的表面上，也即焊接层30将深紫外led芯片20的朝
向支撑部40 的表面完全覆盖，且焊接层的厚度处处相等。由此，深紫外led芯片20 的量子阱在x方向和y方向受到的应力相同(x方向和y方向垂直于芯片生长方向，且y方向垂直于x方向)，即此时量子阱受到双轴应力。为了使之间增加了焊接层30的深紫外led芯片20和支撑部40仍然能够因温度变化在深紫外led芯片20中引入应变，在本实施例中，将焊接层30的维氏硬度控制在大于100hv的范围内。优选的，焊接层30的厚度范围控制在500nm-5μm，以保证焊接层30在能够将支撑部40的应力传递至深紫外 led芯片20中；同时保证支撑部40与深紫外led芯片20焊接的稳定性，避免因支撑部40与深紫外led芯片20发生翘曲而导致焊接失效。
69.图4至图10显示了焊接层30的第二种至第六种实施例，其示例性的显示了在垂直于芯片生长方向的至少一个方向上不连续设置的焊接层30的多种实现方式。此时，为了保证焊接层30能够稳定地将深紫外led芯片 20与支撑部40连接起来，需要将焊接层30的厚度范围控制在 500nm-10μm。其具体可以分为两种实现方式：在其中一种实现方式中，如图5至图8所示，将焊接层30设置成包括间隔设置在深紫外led芯片 20的朝向支撑部40的表面上的至少两组第一导热焊料带32，第一导热焊料带32采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料制成。其中，每组第一导热焊料带32可以沿至少一个垂直于芯片生长方向的方向连续设置(如图5至图7所示)，具体的，每组第一导热焊料带32可以均沿同一方向在支撑部 40上连续设置(如图5所示焊接层30的第二种实施例的结构)；也可以至少有两组第一导热焊料带32沿垂直于芯片生长方向的不同方向连续设置，即在焊接层30在支撑部40的朝向深紫外led芯片的表面上形成了网格结构(如图6所示焊接层30的第三种实施例的结构和图7所示所示焊接层30 的第四种实施例的结构)，在焊接层30的第三种实施例中，在支撑部40 上沿不同方向连续设置的第一导热焊料带32之间的夹角为90
°
，在焊接层 30的第四种实施例中，在支撑部40上沿不同方向连续设置的第一导热焊料带32之间的夹角不为90
°
，例如，至少一组第一导热焊料带32沿x方向连续设置，同时，至少一组第一导热焊料带32沿m方向连续设置，且x 方向与m方向的夹角不为90
°
；每组第一导热焊料带32也可以在垂直于芯片生长方向的方向均不连续设置(如图8所示焊接层30的第五种实施例的结构)，其可以实现为第一导热焊料带32是以点阵的结构设置在支撑部40 上的。在另一种实现方式中，焊接层30包括间隔设置在深紫外led芯片 20的朝向支撑部40的表面上的第一导热焊料带32和设在相邻的第一导热焊料带32之间的第二导热焊料带33，其中，第一导热焊料带32采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料制成，第二导热焊料带33采用维氏硬度小于100hv的软质焊料制成，具体的，该种实现方式的焊接层可以通过在焊接层30的第二至第五种实施例的基础上，在第一导热焊料带32之间设置第二导热焊料带33得到，例如，在焊接层30的第二种实施例的基础上，在第一导热焊料带32之间设置第二导热焊料带33，可以得到如图10所示焊接层30的第六种实施例的结构。由此得到的深紫外led芯片20的量子阱在沿其第一导热焊料带32连续生长的方向受到的应变较大，在其他方向受到的应变较小，即此时量子阱受到单轴应变。
70.无论第二种实施方式的具有高出光效率的深紫外薄膜led中的焊接层 30采用哪种实施例实现，其都至少包括维氏硬度大于100hv硬质焊料，且其厚度范围都控制在500nm-10μm。由于设置在支撑部40和深紫外led芯片20之间的焊接层30兼具厚度较薄和硬度较硬的特性，使得支撑部40因与深紫外led芯片20在温度变化时因热膨胀系数不同而产生的应力能够通过焊接层30传导至深紫外led芯片20上。
71.根据本发明的一个方面，提供了一种具有高出光效率的深紫外薄膜 led的制备方法，其包括以下步骤：
72.选取热膨胀系数不同的薄膜状的深紫外led芯片20和支撑部40；
73.在将深紫外led芯片20和支撑部40加热至其温度大于100℃时将两者连接；
74.将完成连接的深紫外led芯片20和支撑部40冷却至室温。
75.制得的具有高出光效率的深紫外薄膜led的结构如图1所示。
76.优选的，选取高al组分的algan作为深紫外led芯片20的量子阱；选取热膨胀系数大于6
×
10-6
/k或小于4
×
10-6
/k的部件作为支撑部40。
77.优选的，选取的厚度大于深紫外led芯片20的部件作为支撑部40。进一步的，选取厚度小于10μm的深紫外led芯片20。更进一步的，选取厚度大于100μm的支撑部40。
78.具体的，需要将支撑部40和深紫外led芯片20的加热温度控制在两者的失效温度以下，以保证两者在加热状态下连接之后不会出现失效的问题。
79.由此，支撑部40因与深紫外led芯片20的热膨胀系数不同，能够在经过较大的温度变化之后与深紫外led芯片20在尺寸变化方面有较大的差异，从而在深紫外led芯片20中引入应变，使深紫外led芯片的发光模式自tm模式转变成te模式，进而大幅度提升深紫外薄膜led的出光效率。采用本发明的制备方法，通过加热和降温就能够对深紫外led芯片 20引入应变，操作方便快捷。
80.根据本发明的另一个方面，提供了一种具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法，其在前一种制备方法的基础上还包括以下步骤：
81.在将深紫外led芯片20和支撑部40加热之前还包括：
82.在深紫外led芯片20或支撑部40上设置焊接层30，焊接层30至少包括维氏硬度大于100hv的硬质焊料，且焊接层30的厚度范围为 500nm-10μm；
83.其中，在将深紫外led芯片20和支撑部40时连接时，是通过焊接层 30将深紫外led芯片20和支撑部40连接。
84.由于设置了焊接层30，当对支撑部40和深紫外led芯片20进行加热时，需要保证加热时焊接层30中的焊料能够达到工作温度，从而，能够通过焊接层30将支撑部40与深紫外led芯片20焊接在一起。
85.优选的，选取导热率大于20w/(m
·
k)的导热焊料制备焊接层30。
86.优选的，硬质焊料采用共晶焊料，以使得共晶焊料在将深紫外led芯片20与支撑部40焊接之后，能够迅速固化形成焊接层30，从而能够将支撑部40在焊接之后降温过程中产生的应力传递至深紫外led芯片20中。示例性的，共晶焊料可以采用金锡焊料或铟锡焊料。进一步优选的，共晶焊料采用共晶温度为将近280℃的金锡焊料，并将深紫外led芯片20与支撑部40连接时的加热温度控制在280℃以上，同时，选取熔点远大于280℃的材料(例如铝合金)制作支撑部40。由此，既可以使深紫外led芯片 20与支撑部40通过共晶焊接的方式实现焊接，而且，支撑部40在该温度完成焊接之后冷却至室温，由于温差较大，使支撑部40产生的形变较大，进而能够在深紫外led芯片20中引入较大的应变。更进一步的，选取热膨胀系数大于12
×
10-6
/k的金属材料作为制作支撑部40的材料，以使得相对深紫外led芯片20的热膨胀系数差异较大的支撑部40，在降温过程中，由于温差较大，给深紫外led芯片20中引入更大的应变，支撑部40通过降温给深紫外led芯片20中引入的应变可以按照以下公式计
算得到：
[0087][0088]
例如，深紫外led芯片20的量子阱中的algan的平均al组分为0.4，对应的线性插值的热膨胀系数为5.034
×
10-6
/k；支撑部40选用金属铜，其热膨胀系数为17.5
×
10-6
/k；深紫外led芯片20与铜质的支撑部40在280℃时焊接，当冷却至室温(25℃)时，铜质的支撑部40在深紫外led芯片 20中引入的应变(热失配)可以通过前述公式进行计算：
[0089]
ε＝(17.5-5.034)
×
10-6
/k
×
(280-25)＝0.0032≈0.3％。
[0090]
图13示例性的显示了具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法的其中一种实施例，其包括以下步骤：
[0091]
s100：选取热膨胀系数不同的薄膜状的深紫外led芯片20和支撑部 40；
[0092]
s200：在深紫外led芯片20或支撑部40上设置焊接层30，焊接层 30至少包括维氏硬度大于100hv的硬质焊料，且焊接层30的厚度范围为 500nm-10μm；
[0093]
s300：在将深紫外led芯片20和支撑部40加热至其温度大于100℃时，通过焊接层30将两者连接；
[0094]
s400：将完成连接的深紫外led芯片20和支撑部40冷却至室温。
[0095]
制得的具有高出光效率的深紫外薄膜led的结构如图2、图4和图9 所示。
[0096]
图14示例性的显示了具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法的另一种实施例，其包括以下步骤：
[0097]
s101：选取薄膜状的深紫外led芯片20，并在深紫外led芯片20上设置焊接层30，焊接层30至少包括维氏硬度大于100hv的硬质焊料，且焊接层30的厚度范围为500nm-10μm；
[0098]
s201：选取与薄膜状的深紫外led芯片20的热膨胀系数不同的支撑部40；
[0099]
s300：在将深紫外led芯片20和支撑部40加热至其温度大于100℃时，通过焊接层30将两者连接；
[0100]
s400：将完成连接的深紫外led芯片20和支撑部40冷却至室温。
[0101]
制得的具有高出光效率的深紫外薄膜led的结构如图2、图4和图9 所示。
[0102]
在其他实施例中，也可以根据需要先选取支撑部40，并在支撑部40 上设置焊接层30，焊接层30至少包括维氏硬度大于100hv的硬质焊料，且焊接层30的厚度范围为500nm-10μm；然后选取与支撑部40的热膨胀系数不同的薄膜状的深紫外led芯片20。也就是将步骤s101与步骤s201 中的深紫外led芯片20和支撑部40相互取代了彼此。
[0103]
在步骤s200或步骤s101中，焊接层30可以通过溅射、蒸镀或电镀等方式设置在支撑部40或深紫外led芯片20上。具体的，焊接层30可以厚度均匀地完全覆盖在支撑部40的朝向深紫外led芯片20的表面上，或厚度均匀地完全覆盖在深紫外led芯片20的朝向支撑部40的表面上，并保持焊接层30的厚度范围为500nm-5μm(焊接层30的结构如图3所示)；焊接层30也可以在垂直于芯片生长方向的至少一个方向上不连续设置(焊接层的结构如图5至图8和图10所示)。
[0104]
示例性的，焊接层30在垂直于芯片生长方向的至少一个方向不连续设置可以采用以下方式实现：
[0105]
在第一种实现方式中，在支撑部40或深紫外led芯片20的表面上，仅沿垂直于芯片
生长方向的其中一个方向连续设置第一导热焊料带32，也即第一导热焊料带32在其他方向是不连续设置的，第一导热焊料带32采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料，第一导热焊料带32的厚度范围为 500nm-10μm；第一导热焊料带32可以沿x方向、y方向或其他方向连续设置；至少设有两组第一导热焊料带32，所有的第一导热焊料带32厚度均等且间隔设置一起构成焊接层30(焊接层30的结构如图5所示)。此时，焊接层30在其连续设置的方向上应变较大，引入至深紫外led芯片20中的应变也是沿第一导热焊料带32的连续设置方向，即该种实施方式的焊接层 30在深紫外led芯片20中引入单轴应变。
[0106]
在第二种实现方式中，在支撑部40或深紫外led芯片20的表面上，仅沿垂直于芯片生长方向的两个方向连续设置第一导热焊料带32，也即第一导热焊料带32在其他方向是不连续设置的，第一导热焊料带32采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料，第一导热焊料带32的厚度范围为 500nm-10μm；第一导热焊料带32可以沿x方向和y方向连续设置、沿x 方向和m方向连续设置或沿y方向和m方向连续设置，其中，x方向和y 方向之间的夹角为90
°
，x方向或y方向与m方向之间的夹角不为90
°
，所有的第一导热焊料带32厚度均等且间隔设置，一起构成网格状的焊接层30 (焊接层30的结构如图6和7所示)。
[0107]
在第三种实现方式中，在支撑部40或深紫外led芯片20的表面上，沿垂直于芯片生长方向的任一方向设置不连续的第一导热焊料带32，第一导热焊料带32采用维氏硬度大于100hv的硬质焊料，第一导热焊料带32 的厚度范围为500nm-10μm；至少设有两组第一导热焊料带32，所有的第一导热焊料带32厚度均等，一起构成焊接层30，例如，在支撑部40或深紫外led芯片20的表面上点阵状的焊接层30(焊接层30的结构如图8所示)。
[0108]
在第四种实现方式中，在第一至第三种实现方式任一种的基础上，在相邻的第一导热焊料带32之间填充维氏硬度小于100hv的软质焊料，形成第二导热焊料带33，第一导热焊料带32和第二导热焊料带33的厚度范围均为500nm-10μm；所有的第一导热焊料带32和第二导热焊料带33一起构成焊接层30(焊接层30的结构如图10所示，由此，可以理解，本发明中所表述的焊接层30在某个方向上不连续设置并非指导热焊料带(包括第一导热焊料带32和第二导热焊料带33)的不连续设置，而是至其在该方向的导热焊料带不是采用同一种焊料制备得到的，即在该方向的导热焊料带至少由两种不同的焊料间隔设置得到)。
[0109]
其中，不难理解的，本发明的具有高出光效率的深紫外薄膜led的制备方法，还可以根据需要用于制备前述具有高出光效率的深紫外薄膜led 的任一实施例的结构。
[0110]
在以上实现方式中，为了表述上的简洁，“在支撑部40或深紫外led 芯片20的表面上”均分别指在支撑部40的朝向深紫外led芯片20的表面上或在深紫外led芯片20的朝向支撑部40的表面上。
[0111]
在本发明中，焊接层30在垂直于芯片生长方向的至少一个方向不连续设置不局限于前述实现方式，也可以根据需要将第一导热焊料带32沿三个或三个以上的方向连续设置。
[0112]
在步骤s300中，在将深紫外led芯片20和支撑部40加热至其温度大于100℃时，通过焊接层30将两者连接可以实现为包括：将支撑部40 设在其中一块加热板60上，并将深紫外led芯片20通过具有导热性的转移介质50设在另一块加热板60上，通过加热板60对支撑部40和深紫外 led芯片20进行加热。由于焊接层30预先设置在支撑部40或深紫外led 芯片20上，当给支撑部40和深紫外led芯片20加热时就可以使焊接层 30中的焊料处于工作状
态，从而可以将支撑部40与深紫外led芯片20通过焊接层30焊接在一起，完成焊接后，伴随着降温，支撑部40可以通过焊接层30给深紫外led芯片20施加应力，从而在深紫外led芯片20中引入应变，由此实现深紫外led芯片20发光模式的转变。
[0113]
在步骤s300中，根据在步骤s100或步骤s101中选取的深紫外led 芯片20的结构的不同，将焊接层30连接在深紫外led芯片20的不同位置，例如，当选取的深紫外led芯片20为正装结构或垂直结构时，通过焊接层30将深紫外led芯片20和支撑部40连接实现为包括：通过焊接层30将深紫外led芯片20的芯片底部与支撑部40连接；又如，当选取的深紫外led芯片20为倒装结构时，通过焊接层将深紫外led芯片20 和支撑部40连接实现为包括：通过焊接层30将深紫外led芯片20的两个电极的背离芯片的底部的表面与支撑部40连接。由此，可以保证支撑部给深紫外led芯片中引入的应变能够较为均匀地分布在量子阱上，从而尽量避免深紫外led芯片出现局部翘曲的情况。
[0114]
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。