一种医用LED芯片及其制备方法技术

本申请属于医用光源技术领域，具体公开了一种医用LED芯片，主要包括LED本体和设置在本体外表面的透光防辐射层，所述透光防辐射层设置在LED的出光面上，所述透光防辐射层包括闪烁晶体层和金属栅格层；所述闪烁晶体层设置于所述LED本体上，所述金属栅格层设置于所述闪烁晶体层上。本申请至少具有以下有益效果之一：本申请提供的医用LED芯片能够阻止波长小于紫外线的辐射波进入LED，而又不阻碍LED芯片发出的光的出射，因此，在不影响LED正常功能的条件下，延长了LED的使用寿命，尤其适用于长期存在x射线、γ射线等高能粒子辐射的恶劣环境中。

【技术实现步骤摘要】
一种医用LED芯片及其制备方法
本申请属于医用光源
，更具体地说，它涉及一种能够阻止高能射线对LED的PN结的破坏，而又不阻碍LED芯片出射光的医用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，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照明、平板显示、医疗器件等。然而，医用手术室或者医院放射科室中长期存在x射线(波长0.001-10nm)、γ射线(波长小于0.001nm)等高能粒子的辐射，在这些环境中的LED使用寿命较短，提供了设备更换、维修的成本。因此，如何延长LED的使用寿命成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
基于此，本申请提供了一种医用LED芯片，该芯片能够阻止波长小于紫外线的辐射波对其内部PN结的破坏，但又不影响LED芯片发出的光，从而提高了LED的使用寿命，可适用于长期存在x射线、γ射线等高能粒子辐射的恶劣环境中。本申请是通过以下方案实现的：本申请提供了一种医用LED芯片，其包括LED本体和设置在本体外表面的透光防辐射层，所述透光防辐射层设置在LED的出光面上，所述透光防辐射层包括闪烁晶体层和金属栅格层；所述闪烁晶体层设置于所述LED本体上，所述金属栅格层设置于所述闪烁晶体层上。本申请中的闪烁晶体层和金属栅格层的层数可以根据实际需要进行设置。如需要加强抗辐射作用，可周期性叠加闪烁晶体层和金属栅格层。在本申请的一个具体实施方式中，所述透光防辐射层包括2层闪烁晶体层和2层金属栅格层；所述闪烁晶体层与所述金属栅格层交替排列设置。本申请中闪烁晶体包括但不限于碱金属卤化物闪烁晶体、碱土金属卤化物闪烁晶体、稀土金属卤化物闪烁晶体、钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的一种或多种。碱金属卤化物闪烁晶体中的碱金属卤化物的化学式为AB或AB:C，其中，A选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，B选自F、Cl、Br、I中的任意一种，C选自Na+、Ca2+、Sb、Bi、Pb、[CO3]2-、Tl+、Yb2+中的任意一种；碱土金属卤化物闪烁晶体中的碱土金属卤化物的化学式为AB2或AB2:Eu2+，其中，A选自Ca、Sr、Ba中的任意一种，B选自F、Cl、Br、I中的任意一种；稀土金属卤化物闪烁晶体中的稀土金属卤化物的化学式为AB3或AB3:Ce3+，其中，A选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的任意一种，B选自F、Cl、Br、I中的任意一种；钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的钾冰晶石型金属卤化物的化学式为A2BCD6或A2BCD6:Ce3+，其中，A选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，B选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，C选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的任意一种，D选自F、Cl、Br、I中的任意一种。本申请中，金属栅格材质不限于金、银、铜或合金等。入射到LED表面的辐射光由于波长非常短，通过金属栅线时，会被金属栅线阻挡，而当LED发出的长波长的光通过金属栅线时，产生光的衍射或干涉，而绕过了金属栅线障碍物。在本申请的一个具体实施方式中，所述闪烁晶体层包括以单晶稀土硅(铝)酸盐LuAP:Ce作为靶材的单层膜。在本申请的一个具体实施方式中，所述闪烁晶体层包括交替设置的二氧化硅层和五氧化二钽层复合薄膜，所述二氧化硅层靠近所述LED本体。在本申请的一个具体实施方式中，所述复合薄膜为10nm的二氧化硅层和100nm的五氧化二钽层为交替排列，所述二氧化硅层和所述五氧化二钽层均为4层。在本申请的一个具体实施方式中，所述闪烁晶体层的厚度为10-10000nm，例如厚度为10nm，100nm，300nm，1000nm，2000nm，3000nm，4000nm，5000nm，6000nm，7000nm，8000nm，9000nm或10000nm等。优选地，所述厚度为440nm，600nm，880nm或1320nm。在本申请的一个具体实施方式中，所述金属栅格层中的栅线的高度为400-450nm，间距为400-450nm。金属栅格层中能让可见光产生衍射或者干涉，而不影响从LED本体发出的光线的通过，但其能够阻止短波长辐射光。在本申请的一个具体实施方式中，所述LED本体为现有技术中用于作为光源的LED芯片，其包括依次设置的衬底、成核层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱层和P型掺杂层，N型欧姆电极位于N型掺杂层上，P型欧姆电极位于P型掺杂层上。本申请还提供了上述医用LED芯片的制备方法，其包括如下步骤：提供衬底，在所述衬底上形成LED本体；在LED本体的出光面上沉积闪烁晶体层；在闪烁晶体层上定义出前金属栅线区，并沉积金属栅线。在本申请的一个具体实施方式中，所述医用LED的制备方法具体包括如下步骤：S1：将衬底传入MOCVD设备，化学气相沉积生成成核层，所述成核层由至少一种氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x，y≤1，x+y≤1)构成，所述成核层为后继生长的氮化物提供成核中心；S2：生成非掺杂层；在衬底上，物理气相沉积生成非掺杂层，所述非掺杂层由至少一种氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x，y≤1，x+y≤1)构成；S3：生成n型掺杂层；在非掺杂层上物理气相沉积生成n型掺杂层，所述n型掺杂层由至少一种氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x，y≤1，x+y≤1)构成，且所述n型掺杂层中掺杂的元素为Si、Sn、S、Se或Te中的至少一种；S4：生成量子阱层：在n型掺杂层上物理气相沉积生成量子阱层，所述量子阱层包括5～80对InxwGaywAl1-xw-ywN/InxbGaybAl1-xb-ybN周期性结构，每个周期性结构由量子阱层InxwGaywAl1-xw-ywN和量子垒层InxbGaybAl1-xb-ybN组成，其中，0≤xw，yw，xb，yb≤1，0≤xw+yw≤1，0≤xb+yb≤1，xw>xb；S5：生成p型掺杂层，在量子阱层上物理气相沉积p型掺杂层，所述p型掺杂层6由至少一种氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x，y≤1，x+y≤1)构成，并且所述p型掺杂层6中掺杂的元素为Be、Mg、Zn、Cd或C中的至少一种；S6：制备N型欧姆电极：由Al和Au两层金属薄膜组成，采用分子束外延方法制作在N型掺杂层上的台面上，；S7：制备P型欧姆电极：由Pd和Au两层金属薄膜构成，采用电子束外延方法制作在P型掺杂层上；S8：沉积闪烁晶体层：在P型掺杂层上，使用MOCVD/MBE/PECVD/PVD设备沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用LED芯片，其特征在于，包括LED本体和设置在本体外表面的透光防辐射层，所述透光防辐射层设置在LED的出光面上，所述透光防辐射层包括闪烁晶体层和金属栅格层；所述闪烁晶体层设置于所述LED本体上，所述金属栅格层设置于所述闪烁晶体层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种医用LED芯片，其特征在于，包括LED本体和设置在本体外表面的透光防辐射层，所述透光防辐射层设置在LED的出光面上，所述透光防辐射层包括闪烁晶体层和金属栅格层；所述闪烁晶体层设置于所述LED本体上，所述金属栅格层设置于所述闪烁晶体层上。


2.根据权利要求1所述的医用LED芯片，其特征在于，所述透光防辐射层包括2层闪烁晶体层和2层金属栅格层；所述闪烁晶体层与所述金属栅格层交替排列设置。


3.根据权利要求1所述的医用LED芯片，其特征在于，所述闪烁晶体层的材料包括但不限于碱金属卤化物闪烁晶体、碱土金属卤化物闪烁晶体、稀土金属卤化物闪烁晶体、钾冰晶石型金属卤化物闪烁晶体中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的医用LED芯片，其特征在于，所述闪烁晶体层包括以单晶稀土硅(铝)酸盐LuAP:Ce作为靶材的单层膜。


5.根据权利要求1所述的医用LED芯片，其特征在于，所述闪烁晶体层包括交替...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗轶，张健，郭庆霞，易斌，吴雪，
申请(专利权)人：北京创盈光电医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11