[发明专利]具有多个堆叠的发光设备的设备

说明书

根据本发明的实施例的设备包括设置在第一n型区和第一p型区之间的第一半导体发光层。设置在第二n型区和第二p型区之间的第二半导体发光层设置在第一半导体发光层之上。非III族氮化物材料将第一和第二发光层隔开。

技术领域

本发明涉及具有多个堆叠的、诸如发光二极管的发光设备的设备。

背景技术

包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)以及边发射激光器的半导体发光设备属于当前可用的最高效的光源。在能够在可见光谱各处操作的高亮度发光设备的制造中，当前引起兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟与氮的二元、三元和四元合金，也称为III族氮化物材料。典型地，III族氮化物发光设备通过利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术，在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其它合适的衬底上外延生长不同组分和掺杂剂浓度的半导体层的叠层而制造。该叠层常常包括在衬底之上形成的、用例如Si掺杂的一个或多个n型层，在n型层或多个n型层之上形成的有源区中的一个或多个发光层，以及在该有源区之上形成的、用例如Mg掺杂的一个或多个p型层。电气接触在n型和p型区上形成。

由LED产生的光的量通常与施加到LED的电流成比例。当施加更多电流时，产生更多的光。然而，当施加到LED的电流密度增加时，LED的外部量子效率初始在相当低的电流密度下增加到峰值，然后在高电流密度下减小。相应地，很多LED在相当低的电流密度下最高效地操作。

一些应用（诸如例如汽车应用）需要在相对小的源尺寸中的高光输出。为了产生所需要的光输出，单个LED必须操作于通常比LED最高效时所处的电流密度高的电流密度，以便产生足够的光。因为源尺寸必须小，在一些应用中不可能利用并排放置的、在较低电流密度下操作的多个LED来产生所需要的光输出。

发明内容

本发明的一目的是提供一种具有高光输出和小源尺寸的设备。

根据本发明的实施例的设备包括设置在第一n型区和第一p型区之间的第一半导体发光层。设置在第二n型区和第二p型区之间的第二半导体发光层设置在第一半导体发光层之上。非III族氮化物材料将第一和第二发光层隔开。

附图说明

图1和2是可与本发明的实施例一起使用的LED的截面视图。

图3图示具有堆叠在如图1中图示的LED之上的如图2中图示的LED的设备。

图4图示具有两个堆叠的如图2中图示的LED的设备。

图5图示具有生长在单个生长衬底的相对侧上的两个堆叠的LED的设备。

图6图示具有两个堆叠的LED和波长转换元件的设备。

图7图示具有波长转换元件的图5的设备。

具体实施方式

在本发明的实施例中，多个发光设备（诸如LED）被堆叠。在单个设备中堆叠多个LED可增加由该设备产生的光的量，同时保持小的源尺寸，诸如例如对应于单个LED的占地面积的源尺寸。虽然下面的示例图示两个堆叠的LED，但是本文描述的技术和结构可扩展到任意数量的堆叠的LED。

虽然在下面的示例中，半导体发光设备是发射蓝光或UV光的III族氮化物LED，但是可以使用除LED以外的半导体发光设备，诸如激光二极管和由其它材料系统（诸如其它III-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、II-VI族材料、ZnO或Si基材料）制成的半导体发光设备。单个设备中的堆叠的LED常常由相同的材料制成，并发射基本上相同颜色的光，不过这并不是必需的。所使用的材料必须在需要透明LED之处适当地透明，如下面描述的。