[发明专利]基于类金字塔型的显指可调的单芯片白光LED及其制备方法

说明书

一种基于类金字塔型的显指可调的单芯片白光LED及其制备方法，所述LED由下至上包括：衬底；低温成核层，位于衬底上；u‑GaN层，位于低温成核层上；第一n‑GaN层，位于u‑GaN层上；SiO₂层，位于第一n‑GaN层上，含有n(n≥1)个微/纳米孔洞；3D类金字塔型n‑GaN结构，位于微/纳米孔洞上；对3D类金字塔型n‑GaN结构之间的SiO₂进行刻蚀，裸露出第一n‑GaN层后再生长第二n‑GaN层；全结构，位于3D类金字塔型n‑GaN结构以及经SiO₂刻蚀后所裸露出的第一n‑GaN层之上；混合量子点，填充于3D类金字塔型结构的间隙之间。其由外延技术生长出的全结构与量子点结合起来所得到的，在避免荧光粉所带来的缺陷的同时，通过量子阱中In的组分及混合量子点配比的调节，形成全光谱，实现高显色性能。

技术领域

本公开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的显指可调的单芯片白光LED及其制备方法。

背景技术

LED作为目前照明市场上的主流产品，荧光转换型白光LED具有封装工艺简单、成本较低等特点，但是还存在发光效率不高、发光质量有待提高等问题。而无荧光粉单芯片白光LED则具有以下的优势：如果采用单一芯片的LED——避免了多套控制电路的复杂设计，成本低，同时也避免了由不同芯片衰减速度而引起的光色漂移等问题，并且单芯片固态照明产品的热问题相对于多芯片型产品大为降低等等；如果采用无荧光粉的LED——避免了荧光粉的降解、色温不稳定等问题，并且还具有寿命相对较长等优势。因此，许多研究者们开始着力发展无荧光粉单芯片的白光LED照明技术，并提出了许多新的实施途径。例如，早在2006年，台湾成功大学Shih-Chang Shei等人就利用MOVPE在蓝宝石C面上外延生长双波长量子阱的结构，即蓝色量子阱(In_0.3Ga_0.73N)和绿色量子阱(In_0.55Ga_0.45N)，从而发出白光，在该结构中，其峰值波长大概为450nm(蓝色)和560nm(黄绿色)，色坐标为(0.2，0.32)；2014年，清华大学Di Yang等人研制出一种阱点耦合的结构，即有源区中包含4个周期的黄绿色量子点和4个周期的蓝色量子阱，在这个结构中，其量子阱的峰值波长大概为450nm(蓝色)，量子点的峰值波长大概为550nm(黄绿色)，而且当注入电流从5mA向50mA变化时，其显色指数会从62变化到30，呈现的是下降的趋势。我们可以看到，在这些技术中白光的显色指数还是比较低，因此，提高显色指数，使色坐标接近(1/3，1/3)也尤为迫切。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种基于类金字塔型的显指可调的单芯片白光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

在本公开的一个方面，提供一种基于类金字塔型的显指可调的单芯片白光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；第一n-GaN层，位于所述非掺杂GaN层上；SiO₂层，位于所述第一n-GaN层上，含有n个微/纳米孔洞；3D类金字塔型n-GaN结构，位于所述SiO₂层的微/纳米孔洞上；全结构，位于所述3D类金字塔型n-GaN结构以及经SiO₂刻蚀后所裸露出的第一n-GaN层之上；以及混合量子点，填充于所述3D类金字塔型结构的间隙之间。

在本公开实施例中，所述全结构，包括：第二n-GaN层，生长于所述3D类金字塔型n-GaN结构以及经SiO₂刻蚀后所裸露出的第一n-GaN层之上；InGaN/GaN多量子阱结构层，生长于所述第二n-GaN层上；AlGaN电子阻挡层，生长于所述InGaN/GaN多量子阱结构层上；以及P-GaN层，生长于所述AlGaN电子阻挡层上。

在本公开实施例中，所述衬底包括：蓝宝石、碳化硅或硅中的一种。