[发明专利]多波长发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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及其制造方法。

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p型掺杂的AlGaN层111，其下方形成有n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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波长发光二极管及其制造方法，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。

本发明提供的一种多波长发光二极管，包括衬底和位于所述衬底上的复数个多量子阱发光单元，其中，所述复数个多量子阱发光单元所发出光线的波长不同使得混合后成为白光。

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。

所述多量子阱发光单元包括多量子阱结构和位于所述多量子阱结构上方的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；和

位于所述多量子阱结构下方的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。

可选的，每个多量子阱结构包括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材料；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，所述第一多量子阱发光单元的势垒层材料包括但不限于GaN、AlGaAs，势阱层材料包括但不限于GaAs、InP；

所述第二多量子阱发光单元的势垒层材料包括但不限于GaN，势阱层材料包括但不限于InN、GaP、AlP、AlAs、InGaP；

所述第三多量子阱发光单元的势垒层材料包括但不限于GaN，势阱层材料包括但不限于InGaN。

可选的，所述多量子阱结构包括第一多量子阱结构、第二多量子阱结构和第三多量子阱结构，所述第一多量子阱结构位于n型掺杂GaN层的上方，所述第三多量子阱结构位于所述p型掺杂AlGaN层的下方，所述第二多量子阱结构位于第一和第三多量子阱结构之间。

可选的，所述第一多量子阱结构的发光波长大于所述第二多量子阱结构的发光波长，所述第二多量子阱结构的发光波长大于所述第三多量子阱结构的发光波长，其中，所述第一多量子阱结构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材料；所述第二多量子阱结构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；所述第三多量子阱结构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，所述第一多量子阱结构的势垒层材料包括但不限于GaN、AlGaAs，势阱层材料包括但不限于GaAs、InP；

所述第二多量子阱结构的势垒层材料包括但不限于GaN，势阱层材料包括但不限于InN、GaP、AlP、AlAs、InGaP；

所述第三多量子阱结构的势垒层材料包括但不限于GaN，势阱层材料包括但不限于InGaN。

可选的，所述多个多量子阱结构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。

本发明提供的一种多波长发光二极管的制造方法，包括：

提供衬底，

在所述衬底表面沉积GaN缓冲层、n型GaN和n⁺GaN；

沉积介电材料层；

利用掩模光刻工艺定义多量子阱结构区域，制备多量子阱结构；