[发明专利]通过在发射结构上添置转换结构的光电设备的制造方法

说明书

本发明涉及一种用于基于GaN制成的光电设备(1)的制造方法，该光电设备包括适于发射第一波长(λ₁)的第一光辐射的发射结构(10)，所述方法包括以下步骤：i.实现生长结构(20)，该生长结构包括由至少部分地松弛的In_x2Ga_1‑x2N制成的晶种层(23)；ii.实现转换结构(30)，该转换结构包括适于发射第二波长(λ₂)的光辐射的发射层(33)和基于InGaN制成的吸收层(34)；iii.将所述转换结构(30)添置到所述发射结构(10)上，以使得吸收层(34)位于发射结构(10)与转换结构的所述发射层(33)之间。

技术领域

本发明的领域是包括用于第一光辐射(例如蓝色光)的发射结构和用于将第一光辐射的至少一部分转换成至少一个具有更长的波长的第二光辐射(例如绿色或红色光)的转换结构的光电设备的领域。

背景技术

已知包括这样的发射结构的光电设备：该发射结构包括一个或更多个发光二极管，所述发光二极管一般由适于发射光辐射(例如蓝色光)的半导体层的堆叠形成。半导体层通常主要由例如III-V(即包括周期表的III列和V列的元素)半导体化合物制成，如III-N化合物，例如氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)或氮化铝镓(AlGaN)。

为了发射另一个波长的第二光辐射，光电设备可包括以覆盖发射结构的传输表面的方式布置在发射结构上的转换结构。转换结构可由此适于吸收来自发射结构的第一光辐射的至少一部分，并响应于发射波长大于初始第一光辐射的波长的第二光辐射。作为示例，转换结构可吸收由所述一个或更多个发光二极管发射的蓝色光，并响应于发射绿色光。

专利申请WO2017/001760A1描述了这样的光电设备的一个示例，在该示例中，转换结构由包括发光物质的光致发光层形成，所述发光物质的形式为散布在光学惰性的透明连结基质中的粉末或颗粒。这样的发光物质可选自钇铝石榴石(YAG)和形成量子盒的纳米晶半导体。

然而，存在对基于同一半导体化合物制成的光电设备的制造方法的需求，使得发射结构和转换结构两者都基于同一半导体化合物制成，例如基于氮化嫁或其合金，该半导体化合物则具有良好的结晶质量。

一种方式可在于通过基于InGaN的转换层的堆叠的外延生长来制成转换结构，该堆叠适于确保由发射结构发射的光的光学转换。然而，可能会需要实现包括具有大的铟原子比例(例如在从蓝色光转换成绿色光的情况下大约为25％)的InGaN制成的量子阱的转换结构。而GaN与具有25％的铟的InGaN之间的晶格参数的强烈不协调可能会导致InGaN的结晶质量的降低。

而且，转换结构可由GaN制成的势垒层和InGaN制成的形成量子阱的层的交替形成。由底层的光致发光二极管发射的光的吸收和发射在InGaN层中实现，可能会需要实现大数量的InGaN量子阱以转换所发射的蓝色光的重要部分。由此，为了转换接近80％的蓝色光，可能会需要实现至少20个每个厚度约为3nm的InGaN量子阱。这样的构造还可能会造成对包含在转换结构中的InGaN的结晶质量的降低。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地解决现有技术的缺陷，更具体地在于提出一种基于氮化嫁的光电设备的制造方法，该光电设备包括发射结构和具有良好质量的结晶的转换结构。

为此，本发明的目的在于一种基于GaN制成的光电设备的制造方法，该光电设备包括发射结构，该发射结构包括适于发射第一波长的第一光辐射的有源区域。所述方法包括以下步骤：

i.实现包括由至少部分地松弛的In_x2Ga_1-x2N制成的晶种层的生长结构；

ii.通过自生长结构的外延生长实现转换结构，该转换结构包括基于自晶种层的InGaN制成并且包括适于发射比第一波长更长的第二波长的光辐射的有源区域的发射层和基于自发射层的InGaN制成并且适于至少部分地吸收第一光辐射的吸收层；