[发明专利]动态非均向镀膜的白光LED外延层结构

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管组件，具体是一种动态非均向镀膜的白光LED外延层结构。

背景技术

近年来，随着Ⅲ-Ⅴ族氮化物发光材料的出现，氮化镓系发光二极管越来越广泛地应用于各个领域中。现有氮化镓系发光二极管的发光组件通常由蓝宝石基板以及堆栈于蓝宝石基板上的氮化镓外延层构成，其工作原理为：氮化镓外延层内的电子与空穴相互结合发出光线，光线从氮化镓外延层穿透射出，由此实现发光。现有氮化镓系发光二极管的发光组件主要存在以下问题：其一，蓝宝石基板的导电性能和导热性能不佳，不利于高功率发光二极管的制造。其二，蓝宝石基板和氮化镓外延层之间通常存在错排缺陷和晶格不匹配。错排缺陷会构成活跃的载流子陷阱及再结合中心，导致载流子（即电子和空穴）结合发出的光被吸收损失掉，形成非辐射再结合效应，造成发光二极管的光取出效率低下。晶格不匹配会导致蓝宝石基板和氮化镓外延层之间产生应力作用，同样会影响发光二极管的光取出效率。针对上述两点问题，有必要对现有氮化镓系发光二极管的发光组件的结构进行革新，以解决其易造成发光二极管的光取出效率低下、以及不利于高功率发光二极管的制造的问题。

发明内容

本发明为了解决现有氮化镓系发光二极管的发光组件易造成发光二极管的光取出效率低下、以及不利于高功率发光二极管的制造的问题，提供了一种动态非均向镀膜的白光LED外延层结构。

本发明是采用如下技术方案实现的：动态非均向镀膜的白光LED外延层结构，包括蓝宝石基板、N型氮化镓合并层、多层量子阱氮化铟镓主动层、以及P型氮化镓层；还包括动态非均向氮化铝缓冲层；其中，动态非均向氮化铝缓冲层堆栈于蓝宝石基板上；N型氮化镓合并层堆栈于动态非均向氮化铝缓冲层上；多层量子阱氮化铟镓主动层堆栈于N型氮化镓合并层上；P型氮化镓层堆栈于多层量子阱氮化铟镓主动层上。所述蓝宝石基板、动态非均向氮化铝缓冲层、N型氮化镓合并层、多层量子阱氮化铟镓主动层、P型氮化镓层均为现有公知结构。

工作时，在P型氮化镓层和N型氮化镓合并层之间施加电压，来自P型氮化镓层和N型氮化镓合并层的电子与空穴在多层量子阱氮化铟镓主动层相互结合发出光线。所发出的光线一部分从P型氮化镓层的顶面穿透射出，另一部分朝蓝宝石基板方向发射，藉由动态非均向氮化铝缓冲层发生散射，使得光线以若干不同角度散射至P型氮化镓层的顶面穿透射出。与现有氮化镓系发光二极管的发光组件相比，本发明所述的动态非均向镀膜的白光LED外延层结构通过增设动态非均向氮化铝缓冲层，解决了现有氮化镓系发光二极管的发光组件易造成发光二极管的光取出效率低下、以及不利于高功率发光二极管的制造的问题，具体如下：其一，氮化铝本身的热传导系数（通常为285W/mK）远大于蓝宝石的热传导系数（46W/mK），因此动态非均向氮化铝缓冲层相比蓝宝石基板具有更好的散热效果，从而有助于高功率发光二极管的制造。其二，动态非均向氮化铝缓冲层位于蓝宝石基板和氮化镓外延层之间，消除了蓝宝石基板和氮化镓外延层之间的错排缺陷和晶格不匹配，使得电子与空穴结合所发出的光线藉由动态非均向氮化铝缓冲层发生散射，由此避免了电子与空穴结合所发出的光线被吸收损失掉，提高了发光二极管的光取出效率。同时，动态非均向氮化铝缓冲层消除了蓝宝石基板和氮化镓外延层之间的应力作用，由此进一步提高了发光二极管的光取出效率。

本发明基于全新的结构，有效解决了现有氮化镓系发光二极管的发光组件易造成发光二极管的光取出效率低下、以及不利于高功率发光二极管的制造的问题，适用于发光二极管的制造，尤其适用于高功率发光二极管的制造。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

图3是本发明的光学仿真光线追迹图。

图4是本发明的动态非均向氮化铝缓冲层的扫描电子显微镜影像横截面图。

图5是本发明的光输出功率-电流曲线图。

图中：1-蓝宝石基板，2-动态非均向氮化铝缓冲层，3-N型氮化镓合并层，4-多层量子阱氮化铟镓主动层，5-P型氮化镓层。

具体实施方式

动态非均向镀膜的白光LED外延层结构，包括蓝宝石基板1、N型氮化镓合并层3、多层量子阱氮化铟镓主动层4、以及P型氮化镓层5；还包括动态非均向氮化铝缓冲层2；其中，动态非均向氮化铝缓冲层2堆栈于蓝宝石基板1上；N型氮化镓合并层3堆栈于动态非均向氮化铝缓冲层2上；多层量子阱氮化铟镓主动层4堆栈于N型氮化镓合并层3上；P型氮化镓层5堆栈于多层量子阱氮化铟镓主动层4上；