[发明专利]超薄高效能Flash LED元件及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种超薄高效能Flash LED元件及其制备工艺，尤其涉及一种应用于摄像头闪光灯的Flash LED元件。

背景技术

百万像素拍照手机已逐渐成为市场主流趋势，其照相功能越来越强，拍照功能已不仅仅是种摆设。此外，一些便携式媒体播放器也开始增加百万像素以上的摄像头，自带了拍照功能。与此同时，与百万像素摄像头配合，Flash LED作为闪光灯，在一定距离内对成像效果的提高确实有明显作用。在这种大趋势下，越来越多的手机、PMP设计人员在自己的设计中加入了Flash LED的闪光灯应用。

（1）现有的散热材料结构:以前人们就注意到白光LED发光效率是随着温度的升高而下降的,并且认为温度的升高使蓝光芯片的发射波长红移,这样芯片的发射波长和荧光粉的激发波长越来越不匹配,所以降低了白光LED的发光效率。我们得出,即使不存在波长匹配的问题,白光LED的发光效率也会随着温度的升高而下降。

发光效率随着温度升高而减小的原因从理论上分析如下:根据VanRoosbrock-Shockley关系,物体的发射率为：

L(ν)≈8πν²n²α(ν)exp(-hν/k_BT)/c²(1)，

n是折射率,α(ν)是吸收系数。

对于电致发光的LED结型半导体，频率为ν的光子发射率为：

L(ν)=n_un_lW_em=n_i²W_e(2)，

n_u是上能级被占据的电子态密度,n_l是下能级的空穴态密度,n_i是本征激发载流子密度。式(1)、(2)联立得为单位体积辐射跃迁几率

W_em=8πν²n²α(ν)exp(-hν/k_BT)/(c²n_i²)(3)，

本征激发载流子密度的平方：

n_i²=2.32×10³⁰(m_p³m_n³/m₀)^3/2T³exp(-E_g/k_BT)(4)，

联立式(3)(4)得单位体积辐射跃迁几率：

W_em=3.45×10^-30πν²n²α(ν)(m_p³m_n³/m₀)^-3/2·exp[(E_g-hν)/k_BT]·1/(T³c²)∝exp[(E_g-hν)/k_BT]/T³(5)，

由公式(5)看出频率为ν的光子辐射跃迁几率是温度的减函数。也就是温度的升高降低了辐射复合率,因此发光效率也会降低。

简单分析如图1的电子能带图,在温度较低时,电子占据导带底部的量子态,随着温度的升高,电子能量也会升高,电子就会占据导带中能量高些的量子态。如图1所示,导带中小矩形K1是低温下电子占据较低的量子态,大矩形K2是高温下电子占据较高的量子态。随着温度的升高,电子受到热激发跃迁到较高能态,电子占据的量子态也由(-K₁,K₁)范围扩大为(-K₂,K₂)。GaN基蓝光芯片发光是直接复合发光,其电子跃迁的选择定律为:k′=k。由图1上可以看出电子占据量子态范围小的(-K₁,K₁)满足选择定律的几率更大,发生辐射复合的几率也大。电子占据量子态范围大的(-K₂K₂)满足选择定律的几率相对小,发生辐射复合的几率也小。因此温度的升高降低了辐射复合率,从而发光效率也会降低。