[发明专利]一种长波长LED外延垒晶片、芯片及制备方法

说明书

本发明公开了一种长波长LED外延垒晶片的制备方法，制备步骤包括：把外延垒晶衬底放入外延生长反应室内；在外延垒晶衬底上生长CaN外延垒晶层，CaN外延垒晶层厚度为h，控制厚度6µm≥h≥0.35µm，在外延垒晶衬底表面生长GaN缓冲层，在GaN缓冲层上生长n型CaN，在n型CaN上生长量子阱，量子阱上生长p型CaN。本发明制备的氮化镓基长波长 LED外延垒晶片制备成的LED电性性能与蓝绿CaN基 LED电性性能一致。

技术领域

本发明涉及LED外延垒晶片。更具体地说，本发明涉及长波长 LED外延垒晶片、芯片及其制备方法。

背景技术

现有技术中砷化镓二极管发红光、磷化镓二极管发绿光、碳化硅二极管发黄光、氮化镓二极管发蓝光。氮化镓是一种宽带隙化合物半导体材料，具有发射蓝光、高温、高频、高压、大功率、耐酸、耐碱、耐腐蚀等特点，是继锗、硅和砷化镓之后最主要的半导体材料之一，使得它在蓝光和紫外光电子学技术领域占有重要的地位，也是制作高温、大功率半导体器件的理想材料。目前氮化镓凭借其极占优势的物理性能、化学性能、光电性能已然成为了第三代LED的典型代表，行业内对氮化镓的研究也成为了前沿与热点，行业内各大巨头纷纷投入大量的资金及人力在此项目中，虽然对氮化镓的研究，近年来已经取得了突飞猛进的成功，但是还有很多方面需要我们去探索与开发，如目前现有技术中氮化镓发光二极管在蓝光、绿光、紫外光领域已经有所突破，并取得了一定的成绩，并且也早已实现了工业化量产，以其体积小、寿命长、亮度高、能耗小等优点开始广泛取代传统日常使用的白识灯、日光灯等照明灯具，成为主要照明光源。但是用为现有技术中的氮化镓不能直接发射红光，为了能发白光，需要通过特定的荧光粉来对蓝光或绿光进行激发，使其激发后发射白光，以用于日常照明领域，但由于荧光粉其为有毒有害、环境污染等因素，近年来受到了很多环保关注，所以各大企业已经开始规避使用荧光粉，大家都在尽力研究使用健康安全的替代方案。其实除此之外，要想获得白光，理论上也可以通过蓝光、绿光、红光，来混合制备成，但由于现有技术中红光主要是由砷化镓制备成，其各方面的性能，如光衰期、使用寿命等，尤其是光电性能都不能与用氮化镓制备的蓝、绿光的所配比，所以在白光制备及日常照明应用过程中大家都放弃了用砷化镓发红光的二极管，而极力寻找着其他可替代的解决方案。

另一方面LED电子显示器的应用越来越广泛，显示器中各像素中的子像素对应的LED发光体都需要单独进行电连接，不断变化其电通量来变化其对应的像素点中LED发光体光混合后的显示色彩，但由于目前红光LED的材料与蓝光LED、绿光LED的材料不同，在作为发光体应用于同一个显示器中，其对应的电压也不相同，并且其他的光电性能都有相应很大偏差，使其与蓝光LED、绿光LED应用于同一显示器中的制备工艺的难度加大，并且需要独立的一套电控装置，一方面提高的成本，使电控变的很困难，另一方面使LED电子显示器电路结构错综复杂，增加了显示器的体积。而如果能找到一种红光LED材料，能与蓝光LED、绿光LED具备高度相近的光电性能，就可以简化LED显示器的构造、能提高色彩的对比度，并且能最大限度地统一各色LED发光体的光效，降低LED显示器的厚度。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED外延垒晶片及芯片，其为在MOCVD或HVPED等外延生长反应室内外延垒晶的氮化镓发光二极管，能在不需要荧光粉激发的情况下发射长波长的光，所述的长波长光为波长长于蓝光、绿光的光，如黄光或红光，尤其为红光。

本发明的另一个目的是提供一种长波长 LED外延垒晶片的制备方法，一方面可以用于在反应室内外延垒晶氮化镓系长波长晶片，另一方面可以提高长波长 LED外延垒晶片的垒晶质量。

本发明的另一个目的是提供一种用于电子显示器的LED全彩发光体，用本发明中的长波长 LED外延垒晶片制备的LED芯片作为三原色光中的红光发光单元。