一种双波长LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种所述双波长LED芯片，其从下向上依次包括：衬底；位于衬底上的N型半导体层；位于N型半导体层上的第一发光层；位于第一发光层上的第二发光层；位于第二发光层上的P型半导体层。与现有技术相比，本发明专利技术在具有线位错的N型半导体层上利用不同的生长工艺依次别生长第一发光层和第二发光层，第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层，第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层，第一InGaN/GaN量子阱层和第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同，使得双波长LED芯片受激发时能够发出两种不同波长的光，避免借助荧光粉之后引入的多种负面问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体发光器件
，尤其涉及一种双波长LED芯片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管（Light-EmittingDiode，LED）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。目前的发光二极管大多只能发出单一波长的光，例如，商用的LED白色照明光源，通常是由蓝光GaN基LED激发黄光YAG荧光粉来获得。然而，这种方法会存在色温不均匀，蓝光激发荧光粉过程中的能量损失，此外，还会增加额外封装成本等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决上述问题的双波长LED芯片及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种双波长LED芯片，所述双波长LED芯片从下向上依次包括：衬底；位于所述衬底上的N型半导体层；位于所述N型半导体层上的第一发光层；位于所述第一发光层上的第二发光层；位于所述第二发光层上的P型半导体层；其中，所述第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层，所述第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层，所述第一InGaN/GaN量子阱层和所述第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同，使得所述双波长LED芯片受激发时发出两种不同波长的光。作为本专利技术的进一步改进，所述N型半导体层具有线位错。作为本专利技术的进一步改进，所述第一发光层和所述第二发光层具有倒六角锥形的三维载流子传输结构，所述倒六角锥形的三维载流子传输结构作为电流传输通道将空穴分别注入到所述第一发光层和所述第二发光层中。作为本专利技术的进一步改进，所述第一InGaN/GaN量子阱层包括堆叠3~12个周期的2~3nmInGaN层和10~15nm的GaN层。作为本专利技术的进一步改进，所述第二InGaN/GaN量子阱层包括堆叠3~6个周期的2~3nmInGaN层和5~12nm的GaN层。作为本专利技术的进一步改进，在所述衬底和所述N型半导体层之间还设有非故意参杂半导体层。相应地，一种LED芯片的制备方法，所述方法包括：提供一衬底；在衬底上生长N型半导体层；在N型半导体层上生长第一发光层，所述第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层；在第一发光层上生长第二发光层，所述第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层；在第二发光层上生长P型半导体层；制作P电极和N电极；其中，所述第一InGaN/GaN量子阱层和所述第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同，使得所述双波长LED芯片受激发时发出两种不同波长的光。作为本专利技术的进一步改进，所述LED芯片的制备方法还包括：在步骤“在衬底上生长N型半导体”前在衬底上生长非故意参杂半导体层。作为本专利技术的进一步改进，所述“在N型半导体上生长第一发光层”步骤具体为：将温度控制在780~850℃生长10~15nm的GaN层，然后将温度控制在720~760℃生长2~3nm的InGaN量子阱层，重复上述两个步骤3~12个周期，形成第一InGaN/GaN量子阱层，其中，GaN层的生长速率为0.04~0.08nm/s。作为本专利技术的进一步改进，所述“在第一发光层上生长第二发光层”步骤具体为：将温度控制在780~850℃生长5~12nm的GaN层，然后将温度控制在720~760℃生长2~3nm的InGaN量子阱层，重复上述两个步骤3~6个周期，形成第二InGaN/GaN量子阱层，其中，GaN层的生长速率为0.02~0.05nm/s。本专利技术的有益效果是：在具有线位错的N型半导体层上利用不同的生长工艺依次别生长第一发光层和第二发光层，第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层，第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层，第一InGaN/GaN量子阱层和第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同，第一发光层和所述第二发光层具有倒六角锥形的三维载流子传输结构，所述倒六角锥形的三维载流子传输结构作为电流传输通道将空穴分别注入到所述第一发光层和所述第二发光层中,使得双波长LED芯片受激发时能够发出两种不同波长的光，避免借助荧光粉之后引入的多种负面问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例中双波长LED芯片的剖面结构示意图。图2为本专利技术一实施例中双波长LED芯片的倒六角锥形状的三维载流子传输结构的SEM照片。图3为本专利技术一实施例中LED芯片制备方法的步骤流程图。图4为本专利技术一实施例中利用不同电流激发同一颗双波长LED芯片获得的双波长光谱图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本专利技术，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。参图1至图2所示，在本专利技术的第一实施例中，双波长LED芯片从下至上分别为：衬底100，衬底可以是蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO等；非故意参杂半导体层200，非故意参杂半导体层可以是GaN等；N型半导体层300，N型半导体层可以是N型GaN等；第一发光层400，第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层，其包括堆叠3~12个周期的2~3nmInGaN层和10~15nm的GaN层；第二发光层500，第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层，其包括堆叠3~6个周期的2~3nmInGaN层和5~12nm的GaN层。P型半导体层600，P型半导体层可以是高温P型GaN等。优选地，第一InGaN/GaN量子阱层和第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同。更优选地，N型半导体层300具有线位错（threadingdislocations），第一发光层400位于N型半导体层300，第二发光层500位于第一发光层400上，沿着n型半导体层300中的线位错，第一发光层400和第二发光层500中在其生长过程中形成倒六角锥形状的三维载流子传输结构700，该倒六角锥形状的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双波长LED芯片，其特征在于，所述双波长LED芯片从下向上依次包括：衬底；位于所述衬底上的N型半导体层；位于所述N型半导体层上的第一发光层；位于所述第一发光层上的第二发光层；位于所述第二发光层上的P型半导体层；其中，所述第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层，所述第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层，所述第一InGaN/GaN量子阱层和所述第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同，使得所述双波长LED芯片受激发时发出两种不同波长的光。

【技术特征摘要】
1.一种双波长LED芯片，其特征在于，所述双波长LED芯片从下向上依次包括：
衬底；
位于所述衬底上的N型半导体层；
位于所述N型半导体层上的第一发光层；
位于所述第一发光层上的第二发光层；
位于所述第二发光层上的P型半导体层；
其中，所述第一发光层为第一InGaN/GaN量子阱层，所述第二发光层为第二InGaN/GaN量子阱层，所述第一InGaN/GaN量子阱层和所述第二InGaN/GaN量子阱层中的In的组分不同，使得所述双波长LED芯片受激发时发出两种不同波长的光。
2.根据权利要求1所述的双波长LED芯片，其特征在于，所述N型半导体层具有线位错。
3.根据权利要求2所述的双波长LED芯片，其特征在于，所述第一发光层和所述第二发光层具有倒六角锥形的三维载流子传输结构，所述倒六角锥形的三维载流子传输结构作为电流传输通道将空穴分别注入到所述第一发光层和所述第二发光层中。
4.根据权利要求1所述的双波长LED芯片，其特征在于，所述第一InGaN/GaN量子阱层包括堆叠3~12个周期的2~3nmInGaN层和10~15nm的GaN层。
5.根据权利要求1所述的双波长LED芯片，其特征在于，所述第二InGaN/GaN量子阱层包括堆叠3~6个周期的2~3nmInGaN层和5~12nm的GaN层。
6.根据权利要求1所述的双波长LED芯片，其特征在于，在所述衬底和所述N型半导体层之间还设有非故意参杂半导体层。
7.一种双波长LED芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯猛，陈立人，刘恒山，
申请(专利权)人：聚灿光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32