有源区中具有掺杂剂的红色微LED制造技术

一种光源包括p型半导体层(1242；1244；1246)、n型半导体层(1212；1214；1216)和有源区，该有源区在p型半导体层(1242；1244；1246)和n型半导体层(1212；1214；1216)之间并且被配置为发射光。有源区包括多个阻挡层(1232；1234；1236)和一个或更多个量子阱层(1222；1224；1226)。有源区的多个阻挡层(1232；1234；1236)包括包含n型掺杂剂的至少一个n掺杂阻挡层。有源区的特征在于横向线性尺寸等于或小于约10μm。n型掺杂剂包括例如硅、硒或碲。硒或碲。硒或碲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源区中具有掺杂剂的红色微LED


[0001]本公开总体上涉及微发光二极管(微LED(micro
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LED))。
[0002]背景
[0003]发光二极管(LED)将电能转换为光能，并提供许多优于其他光源的优势，例如减小尺寸、改善耐用性和提高效率。LED可用作许多显示系统(例如电视、计算机监视器、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、投影系统和可穿戴电子设备)中的光源。基于III
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V族半导体(例如AlN、GaN、InN、GaAs、GaInP、AlGaInP、其他四元磷化物组合物等的合金)的微LED(“μLED”)由于其尺寸小、堆积密度高、分辨率更高且亮度高而已经开始被开发用于各种显示应用。例如，可以使用发出不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)光的微LED来形成显示系统(例如电视或近眼显示系统)的子像素。
[0004]概述
[0005]本公开总体上涉及微发光二极管(微LED)。更具体地，本公开涉及提高小型微LED(例如基于AlGaInP的红色微LED，其有源区的特征在于横向线性尺寸(例如，直径或边长)小于约10μm)的量子效率。根据某些实施例，光源可以包括p型半导体层、n型半导体层以及在p型半导体层和n型半导体层之间并且被配置为发射光的有源区。有源区可以包括多个阻挡层和一个或更多个量子阱层。有源区的多个阻挡层可以包括包含n型掺杂剂的至少一个n掺杂阻挡层。有源区的特征可以在于横向线性尺寸等于或小于约10μm。在一些实施例中，有源区的横向线性尺寸可以等于或小于约5μm。
[0006]在一些实施例中，有源区可以包括基于AlInGaP、AlGaAs或InGaAlAsP的材料。n型掺杂剂可以包括例如硅、硒或碲。在一些实施例中，至少一个n掺杂阻挡层中的n型掺杂剂的浓度可以在约1
×
10
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/cm3和约5
×
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/cm3之间。有源区可以被配置成发射特征在于波长等于或大于约590nm的光。在一些实施例中，实现峰值效率的光源的电流密度可以大于约10A/cm2。
[0007]在一些实施例中，至少一个n掺杂阻挡层可以包括紧邻p型半导体层的n掺杂阻挡层。在一些实施例中，至少一个n掺杂阻挡层可以包括在至少一个n掺杂阻挡层的掺杂区和多个量子阱层中/多个量子阱层的(优选相邻的)量子阱层之间的未掺杂区。在一些实施例中，至少一个n掺杂阻挡层可以包括物理接触p型半导体层的单个n掺杂阻挡层。在一些实施例中，至少一个n掺杂阻挡层可以包括两个或更多个n掺杂阻挡层。在一些实施例中，多个阻挡层中的每一个可以包括n型掺杂剂。在有源区的外延生长期间，可以将n型掺杂剂引入到至少一个n掺杂阻挡层中。p型半导体层可以外延生长在有源区上，优选地形成p侧朝上的器件。在一些实施例中，有源区的一个或更多个量子阱层可以包括单个量子阱层。
[0008]根据一些实施例，显示设备可以包括微LED的二维阵列。微LED的二维阵列的每个微LED可以包括p型半导体层、n型半导体层以及在p型半导体层和n型半导体层之间并且被配置为发射可见光的有源区。有源区可以包括多个阻挡层和一个或更多个量子阱层。有源区的多个阻挡层可以包括包含n型掺杂剂的至少一个n掺杂阻挡层。有源区的特征可以在于横向线性尺寸等于或小于约10μm。
[0009]在显示设备的一些实施例中，每个微LED的有源区可以包括基于AlInGaP、AlGaAs或InGaAlAsP的材料。n型掺杂剂可以包括例如硅、硒或碲。至少一个n掺杂阻挡层中的n型掺杂剂的浓度可以在约1
×
10
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/cm3和约5
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/cm3之间。在一些实施例中，有源区可以仅包括一个量子阱层。
[0010]本概述并不旨在标识所要求保护的主题的主要特征或基本特征，也不旨在单独用于确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考本公开内容的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每项权利要求来理解本主题。下面将在所附的说明书、权利要求书和附图中更详细地描述前述内容以及其他特征和示例。
[0011]附图简述
[0012]本专利或申请文件包含以彩色展示的至少一个附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公布的副本经请求并支付必要的费用后将由专利局提供。
[0013]下面参考以下附图来详细地描述说明性的实施例。
[0014]图1是根据某些实施例的包括近眼显示器的人工现实系统环境的示例的简化框图。
[0015]图2是用于实现本文公开的示例中的一些示例的头戴式显示器(HMD)设备形式的近眼显示器的示例的透视图。
[0016]图3是用于实现本文公开的示例中的一些示例的一副眼镜形式的近眼显示器的示例的透视图。
[0017]图4示出了根据某些实施例的包括波导显示器的光学透视增强现实系统(optical see
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through augmented reality system)的示例。
[0018]图5A示出了根据某些实施例的包括波导显示器的近眼显示设备的示例。
[0019]图5B示出了根据某些实施例的包括波导显示器的近眼显示设备的示例。
[0020]图6示出了根据某些实施例的增强现实系统中的图像源组件(image source assembly)的示例。
[0021]图7A示出了根据某些实施例的具有垂直台面结构的发光二极管(LED)的示例。
[0022]图7B是根据某些实施例的具有抛物线型台面结构(parabolic mesa structure)的LED的示例的横截面视图。
[0023]图8示出了发光二极管的光发射功率和电流密度之间的关系。
[0024]图9示出了各种III
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V族半导体的表面复合速度(surface recombination velocity)。
[0025]图10A示出了作为注入电流密度的函数的不同尺寸的AlGaInP红色微LED的示例的外部量子效率。
[0026]图10B示出了在不同偏置电压下不同尺寸的AlGaInP红色微LED的示例的电流密度。
[0027]图11A示出了具有相同尺寸的两个微LED的外部量子效率和电流密度之间的关系，其中第一微LED不是在有源区中有意掺杂的，而第二微LED是在有源区中有意掺杂的。
[0028]图11B示出了作为注入电流密度的函数的不同尺寸以及在有源区中具有掺杂或没有掺杂的微LED的示例的外部量子效率。
[0029]图12A示出了在有源区中没有掺杂的红色微LED的示例。
[0030]图12B示出了根据某些实施例的在多量子阱(MQW)结构的阻挡层中具有掺杂的红色微LED的示例。
[0031]图12C示出了根据某些实施例的在MQW结构的一个或更多个阻挡层但不是所有阻挡层中具有掺杂的红色微LED的示例。
[0032]图12D示出了根据某些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光源，包括：p型半导体层；n型半导体层；以及有源区，其在所述p型半导体层和所述n型半导体层之间并被配置为发射光，所述有源区包括多个阻挡层和一个或更多个量子阱层，其中：所述有源区的所述多个阻挡层包括至少一个n掺杂阻挡层，该至少一个n掺杂阻挡层包括n型掺杂剂；并且所述有源区的特征在于横向线性尺寸等于或小于10μm。2.根据权利要求1所述的光源，其中，所述有源区包括基于AlInGaP、AlGaAs或InGaAlAsP的材料。3.根据权利要求1或权利要求2所述的光源，其中，所述n型掺杂剂包括硅、硒或碲。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的光源，其中，所述至少一个n掺杂阻挡层中的所述n型掺杂剂的浓度在1
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/cm3和5
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/cm3之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光源，其中，所述有源区的横向线性尺寸等于或小于5μm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光源，其中，所述有源区被配置为发射特征在于波长等于或大于590nm的光。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光源，其中，所述至少一个n掺杂阻挡层包括物理接触所述p型半导体层的n掺杂阻挡层。8.根据权利要求1至7中任一项所述的光源，其中，所述至少一个n掺杂阻挡层包括在所述至少一个n掺杂阻挡层的掺杂区和所述多个量子阱层的量子阱层之间的未掺杂区。9.根据权利要求1至8中任一项所述的光源，其中，所述至少一个n掺杂阻挡层包括物理接触所述p型半导体层的单个n掺杂阻挡层；或者优选地，其中，所述至少一个n掺杂阻挡层包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：