[发明专利]基于类金字塔型双波长结构的单芯片白光LED及其制备方法

说明书

一种基于类金字塔型双波长结构的单芯片白光LED及其制备方法，所述基于类金字塔型双波长结构的单芯片白光LED包括：衬底；低温成核层，位于所述衬底上；非掺杂GaN层，位于所述低温成核层上；N型掺杂GaN层，位于所述非掺杂GaN层上；SiO₂层，位于所述N型掺杂GaN层上，含有n(n≥1)个微/纳米孔洞；3D类金字塔型结构，位于所述SiO₂层的微/纳米孔洞上；以及混合量子点，填充于所述3D类金字塔型结构之间，其由外延技术生长出的3D类金字塔型结构与量子点结合起来所得到，在避免荧光粉所带来的缺陷的同时，通过量子阱中In的组分的调节，结合3D类金字塔型结构间隙中混合量子点的配比，形成全光谱，实现高显色性能。

技术领域

本发明涉及半导体外延和芯片技术领域，尤其涉及一种基于类金字塔型双波长结构的单芯片白光LED及其制备方法。

背景技术

近年来，基于InGaN的白光LED被广泛应用于固体照明的应用中。在商业上，LED通常是采用在蓝光芯片上涂覆黄色荧光粉而得到的。然而，由于红光的缺失，使用这种方法会导致在可见的光谱内LED会有低的显色指数。此外，还有些问题仍然需要考虑，例如荧光粉的自我吸收、荧光粉的能量转移效率低、荧光粉的降解等等。为此，在白光领域上，研究者们研制了很多新型的结构来替代传统的商业上的LED结构，以期待获得更好性能的白光LED器件。例如，2008年，韩国光州科学技术院Ii-Kyu Park等人采用MOVCD外延生长蓝色量子阱与绿色量子阱(横向穿插结构)来制造出白光LED，即先在n-GaN上外延生在蓝色量子阱，然后在蓝色量子阱上沉积一层SiO₂，随后通过ICP刻蚀直至n-GaN暴露出来，接着在刻蚀后的区域生长绿色量子阱，最后用BOE将SiO₂去除，这种横向穿插结构的方法的优势在于在高电流注入时白光LED的颜色具有稳定性，但是由于QCES与位错的影响，导致绿色量子阱的发光效率要比蓝色量子阱的要低；2014年，韩国科学技术院Young-Ho Ko等人通过MOCVD外延生长出六角环状结构，但是在这技术中白光的显色指数还是比较低，因此，在面对新兴的智能照明的领域的同时，我们应该努力去提升LED器件的性能，提高显色指数，使色坐标接近(1/3，1/3)。此外，对于C面(0001)来说，在In的合成过程中，由于压电场的作用从而产生很强的QCSE效应，因此在绿-红波段，很难制成很高效率的LED。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供了一种基于类金字塔型双波长结构的单芯片白光LED及其制备方法，以缓解现有技术中白光的显色指数比较低等技术问题。

(二)技术方案

在本发明的一个方面，提供一种基于类金字塔型双波长结构的单芯片白光LED，包括：衬底；低温成核层，位于所述衬底上；非掺杂GaN层，位于所述低温成核层上；N型掺杂GaN层，位于所述非掺杂GaN层上；SiO₂层，位于所述N型掺杂GaN层上，含有n(n≥1)个微/纳米孔洞；3D类金字塔型结构，位于所述SiO₂层的微/纳米孔洞上；以及混合量子点，填充于所述3D类金字塔型结构之间。

在本发明实施例中，所述3D类金字塔型结构，包括：类金字塔型的N型掺杂GaN层；双波长量子阱结构层，位于所述类金字塔型的N型掺杂GaN层上，包括：蓝色量子阱层，生长于所述类金字塔型的N型掺杂GaN层上；GaN阻挡层，生长于所述蓝色量子阱层上；以及绿色量子阱层，生长于所述GaN阻挡层上；AlGaN电子阻挡层，生长于所述绿色量子阱层上；以及P-GaN层，位于所述AlGaN电子阻挡层上。

在本发明实施例中，所述衬底包括：蓝宝石、碳化硅或硅中的一种。

在本发明实施例中，所述3D类金字塔型结构为六棱锥形。