[实用新型]一种核壳结构发白光器件

说明书

技术领域

本发明涉及光电集成技术领域，具体地说是一种结构简单、不需要荧光粉、无污染、成本低、发光效率高且稳定的核壳结构发白光器件。

背景技术

众所周知，由于在高亮度蓝光发光二极管（LED）研究方面做出的巨大成就，2014 年度诺贝尔物理学奖授予了日本名古屋大学的赤崎勇，天野浩以及美国加州大学的中村修二，蓝光 LED的突破使固体白光照明器件的实现成为可能，这也使得白光LED 成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，白光 LED 是一种直接把电能转化为白光的新型半导体冷光源，具有效率高、无污染、寿命长、响应快、体积小、易维护等优点，被称为第四代照明光源（或绿色照明光源），在照明、显示及军事领域具有广阔的应用前景。

目前，实现白光 LED 的方案主要有三种，一是利用蓝光 LED 激发黄光荧光粉，二是利用紫外光LED 激发红绿蓝三基色荧光粉。目前商业化的白光LED 多采用这两种方案，然而这两种途径都包含二次激发过程，这使得器件的发光效率被降低，在一定程度上制约了器件的进一步发展；第三种方案是将红、绿、蓝三种LED封装在一起直接获得白光，但由于三种LED 的驱动电压各不相同，这不仅使器件的控制电路更加复杂， 能耗也将大幅提高。鉴于上述问题的存在，人们一直希望能够实现无荧光粉的单芯片半导体白光发射器件，特别是在实际生产过程中，一般都是制作完整的发光器件即电极安装好之后进行产品的合格率检查，将不合格的产品进行销毁，这样增大了工作难度，特别是增加电极的过程中也增大了生产成本。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、不需要荧光粉、无污染、成本低、发光效率高且稳定的核壳结构发白光器件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种核壳结构发白光器件，其特征在于所述的该发白光器件的底部衬底为GaN衬底层，GaN衬底层的上方设有ZnO薄膜种子层，ZnO薄膜种子层上方设有ZnO纳米棒，所述的ZnO纳米棒周围包覆ZnS:Mn薄膜壳层，ZnO纳米棒和ZnS:Mn薄膜壳层构成ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列，ZnS:Mn薄膜壳层、ZnO纳米棒、ZnO薄膜种子层、GaN衬底层构成ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列器件，ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列器件在325nm波长的紫外光激发下，GaN衬底层发出的蓝光可以透过上面材料，并与ZnO纳米棒的黄绿光和ZnS:Mn薄膜壳层的橙红光叠加在一起，获得白光。

本发明所述的ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列的阵列缝隙和顶部填充设有透明导电薄膜，透明导电薄膜将ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列之间的缝隙填充，使ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列之间通过透明导电薄膜相互连接，所述的GaN衬底层表面设有Pt/Ni（50nm/30nm）电极，带有透明导电薄膜的ZnS:Mn/ZnO核壳层表面设有Pt/Ti（50nm/30nm）电极，在正向电压激励下，该器件呈现白光发射。

本发明所述的透明导电薄膜为ITO透明导电薄膜，最上层的ITO透明导电薄膜既不影响发光效率，又简便了器件的制作。

本发明所述的ZnS:Mn薄膜壳层中的Mn2+的掺杂浓度为1%~3%，在该掺杂浓度下ZnS:Mn薄膜壳层中可以出现Mn2+的580-610nm左右的适当强度的橙红光发射，这样核壳纳米棒阵列器件就会产生较好的发光色坐标。

本发明所述的ZnS:Mn薄膜壳层中的Mn2+的最优化掺杂浓度为1%，在该掺杂浓度下ZnS:Mn薄膜壳层中可以出现Mn2+的580-610nm左右的适当强度的橙红光发射，这样核壳纳米棒阵列器件就会产生最优化的发光色坐标。

本发明由于采用上述结构，具有结构简单、不需要荧光粉、无污染、成本低、发光效率高且稳定等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是带有电极的结构示意图。

图3是透明导电薄膜的结构示意图。

图4是本发明的色度图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：