專利名稱：具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件，具體而言，涉及一種具有多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
近年來隨著發(fā)光二極管的售價越來越便宜，各種利用發(fā)光二極管輕薄短小、省電、多彩化特性的應用產(chǎn)品越來越普遍，如各種電子儀器裝飾輔助背光、汽車儀表版、公共場所裝飾燈、各種室內(nèi)指示燈、商店招牌廣告燈等。展望未來，利用固態(tài)發(fā)光二極管取代所有既有發(fā)光元件已并非夢想。
回顧發(fā)光二極管的發(fā)展歷史，其最早的發(fā)光層結(jié)構(gòu)為簡單的P、N結(jié)合，但由于電子，電洞復合機率不高，因此效率欠佳。自從人們知道如何利用量子工程(Quantum engineering)或能帶間隙(Energy band Gap)工程來制作具有異質(zhì)介面的量子井結(jié)構(gòu)發(fā)光層結(jié)構(gòu)后，發(fā)光二極管的發(fā)光效率因而被大幅度改善。
參考圖1所示，常規(guī)的量子井發(fā)光層10具有一量子井結(jié)構(gòu)12、一第一阻擋層11及一第二阻擋層(圖未示出)。該第一阻擋層11在該量子井結(jié)構(gòu)12之下；該第二阻擋層在該量子井結(jié)構(gòu)12之上。量子井發(fā)光層10為利用成長有限厚度的低能障材料(量子井結(jié)構(gòu)12)被上下兩層具有較大能障材料(第一阻擋層11及第二阻擋層)所包含。以能障角度來看，此結(jié)構(gòu)可提供一度空間的載子局限，因此可有效將載子局限(trap)在此低能障的量子井結(jié)構(gòu)內(nèi)。
但是其缺點為雖然此量子井可將大部分的載子捕獲進而局限在井內(nèi)無法跳出，但是此載子依然有兩度空間的載子活動能力，因此導致量子井性能受到限制。其中包括驅(qū)動電壓無法進一步降低，抗靜電能力無法有效提升，發(fā)光效率受限于量子井有限的載子復合效率等缺點。此外雖然發(fā)光二極管發(fā)展至今已是非常商業(yè)化的產(chǎn)品，但市場上所見的發(fā)光二極管依然局限于單晶片單波長的特性。
因此，有必要提供一種創(chuàng)新且具進步性的發(fā)光元件，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件，其包括一個基板、一層第一導電性包覆層、一層第二導電性包覆層及至少一層多孔性發(fā)光層。該多孔性發(fā)光層形成于該第一導電性包覆層及該第二導電性包覆層之間，該多孔性發(fā)光層具有一上阻擋層、一下阻擋層及一載子局限層，該載子局限層處于該上阻擋層及下阻擋層之間，該載子局限層具有復數(shù)個山形結(jié)構(gòu)，該等山形結(jié)構(gòu)界定復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)，該載子局限層為含銦的氮化物結(jié)構(gòu)，該載子局限層的能障小于該上阻擋層及該下阻擋層的能障。
利用本發(fā)明的發(fā)光元件，其元件驅(qū)動電壓可大幅下降，因此可利用此發(fā)光層結(jié)構(gòu)來減少于發(fā)光層中的摻雜濃度而不影響驅(qū)動電壓，進而可得到較好的晶體結(jié)構(gòu)進而改善抗靜電能力與元件可靠度。
再者，本發(fā)明的發(fā)光元件可成長不同波長的復數(shù)層多孔性發(fā)光層，以有效提升發(fā)光元件的性能，更可實現(xiàn)單晶片混光元件，同時具有高發(fā)光效益、高可靠度、高混光調(diào)制性及低成本等特性。并且，本發(fā)明的多孔性發(fā)光層結(jié)構(gòu)可克服常規(guī)技術(shù)上發(fā)光元件僅能發(fā)光單一波長的缺點，本發(fā)明的發(fā)光元件可實現(xiàn)將不同發(fā)光頻譜的發(fā)光層結(jié)合而產(chǎn)生有效率，高彈性混光比例的元件。


圖1為常規(guī)量子井發(fā)光層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明多孔性發(fā)光層的結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖3為本發(fā)明多孔性發(fā)光層的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4為本發(fā)明第一實施例發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第二實施例發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明第二實施例的發(fā)光元件的光強度與頻譜分布圖；圖7為本發(fā)明第三實施例發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明第三實施例的發(fā)光元件的光強度與頻譜分布圖；圖9為本發(fā)明第四實施例發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)示意圖；及圖10為本發(fā)明第四實施例的發(fā)光元件的光強度與頻譜分布圖。
具體實施例方式
由研究發(fā)現(xiàn)利用常規(guī)量子井平面結(jié)構(gòu)已無法進一步改良PN結(jié)合特性。因此，本發(fā)明開發(fā)出具有多孔性結(jié)構(gòu)的發(fā)光層來改進發(fā)光二極管特性。此想法為希望利用創(chuàng)造一不同于傳統(tǒng)平面連續(xù)結(jié)構(gòu)的量子井發(fā)光層，使其改變?yōu)橐痪哂卸嗫仔园l(fā)光層結(jié)構(gòu)來以改進發(fā)光元件的特性。
參考圖2及圖3所示，一多孔性發(fā)光層結(jié)構(gòu)30包括一載子局限層31、一下阻擋層32及一上阻擋層(圖未示出)。該下阻擋層32在該載子局限層31之下；該上阻擋層在該載子局限層31之上。其中，該下阻擋層32為具較大能障的材料，如氮化鎵(GaN)，在該下阻擋層32上成長該載子局限層31，該載子局限層31為具較低能障的材料(較該下阻擋層32的能障低)，如氮化銦鎵(InGaN)。同時利用控制成長溫度，氣體分壓等，使該載子局限層31具有復數(shù)個山形結(jié)構(gòu)311、312、313等，該等山形結(jié)構(gòu)311、312、313界定復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)331、332等。例如山谷形結(jié)構(gòu)331處于至少二山形結(jié)構(gòu)311、312之間。該等山谷形結(jié)構(gòu)331、332的形狀為多孔形結(jié)構(gòu)，形成該載子局限層31的復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)的多孔性型態(tài)后，再進一步成長該上阻擋層包覆該載子局限層31，該上阻擋層為具較大能障的材料(較該載子局限層31的能障大)，如氮化鎵(GaN)。
參考圖3所示，其顯示本發(fā)明的多孔性發(fā)光層30的剖面示意圖。本發(fā)明的山谷形結(jié)構(gòu)，其底部與該下阻擋層32之間的距離須為大于或等于0至小于或等于20×10-10米之間，即，在圖3中的H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7必須小于20×10-10米，則該凹下結(jié)構(gòu)才是本發(fā)明的山谷形結(jié)構(gòu)。若該凹下結(jié)構(gòu)底部與該下阻擋層32之間的距離大于20×10-10米，例如，在圖3中的H8，則該凹下結(jié)構(gòu)并非本發(fā)明的山谷形結(jié)構(gòu)。依據(jù)上述限制，決定該等山谷形結(jié)構(gòu)后，每一個山谷形結(jié)構(gòu)延一方向的徑長通常為10×10-9米至1000×10-9米之間，例如，在圖3中的D1、D2、D 3、D4、D5、D6及D7等，即為各山谷形結(jié)構(gòu)的徑長。
本發(fā)明的多孔性發(fā)光層30的密度優(yōu)選地為5％至75％之間，該多孔性發(fā)光層30的密度為所有山谷形結(jié)構(gòu)的徑長總和與該多孔性發(fā)光層的徑長的比值。例如，在圖3中，所有山谷形結(jié)構(gòu)的徑長總和為D1+D2+D3+D4+D5+D6+D7的總和；該多孔性發(fā)光層的徑長為L。因此，該多孔性發(fā)光層的密度為(D1+D2+D3+D4+D5+D6+D7)/L。
以下，參照圖式，說明作為本發(fā)明實施例的發(fā)光元件。在圖式中，相同或類似部分指代相同或類似的元件符號、名稱。另外，圖式僅為示意圖，圖中的結(jié)構(gòu)尺寸比例可能與實際結(jié)構(gòu)的尺寸比例有所差異。
請參閱圖4，其顯示本發(fā)明第一實施例的具有多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件50的構(gòu)造。該發(fā)光元件50包括一個基板41、一層緩沖層42、一層第一導電性包覆層(cladding layer)43、五層多孔性發(fā)光層51、52、53、54及55以及一層第二導電性包覆層44。
該發(fā)光元件50還包括二電極45、46，以供與外界電源連接，此優(yōu)選的實施材料為金(Au)。該緩沖層42形成于該基板41上。該第一導電性包覆層43形成于該緩沖層42上，該第一導電性包覆層43可為N型包覆層用以提供電子。該第二導電性包覆層44形成于該量子點發(fā)光層37之上，該第二導電性包覆層44可為P型包覆層用以提供電洞。該第一導電性包覆層43及該第二導電性包覆層44均為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN。該緩沖層42為氮化物結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的實施方式為先于藍寶石基板41上成長一低溫氮化鎵成核層，接著在低溫氮化鎵成核層上成長一高溫氮化硅層，在于此氮化硅層上成長一高溫氮化鎵層，共同組成一緩沖層42。
該第一導電性包覆層43與該電極45之間為一第一導電性電極接觸層47，此優(yōu)選實施例為蒸鍍一鉻(Cr)金屬層于N型導電性氮化鎵包覆層43上，作為電極45與N型導電性氮化鎵包覆層43的歐姆接觸層。該第二導電性包覆層44與該電極46之間為一第二導電性電極接觸層48，此優(yōu)選實施例為直接蒸鍍一IT0透明導電層于P型導電性氮化鎵包覆層44上，作為電極46與P型導電性氮化鎵包覆層44的歐姆接觸層。
五層多孔性發(fā)光層51、52、53、54及55依序形成于該第一導電性包覆層43上。以該多孔性發(fā)光層51為例說明，該多孔性發(fā)光層51具有一載子局限層511、一下阻擋層515及一上阻擋層516。該載子局限層511具有復數(shù)個山形結(jié)構(gòu)512及513等。該下阻擋層515處于該等山形結(jié)構(gòu)512及513等之下，該上阻擋層516處于該等山形結(jié)構(gòu)512及513等之上，并覆蓋該等山形結(jié)構(gòu)512及513等。該下阻擋層515及該上阻擋層516均為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN，其中，x大于零；y大于或等于零；(1-x-y)大于或等于零。并且該下阻擋層515及該上阻擋層516的能障均須大于該等山形結(jié)構(gòu)512及513等的能障。
該載子局限層511為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN，其中，x大于或等于零；y大于零；(1-x-y)大于或等于零。該等山形結(jié)構(gòu)512及513等之間界定復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)561、562等。該等山谷形結(jié)構(gòu)561、562最后由該上阻擋層516所覆蓋填滿。該等山谷形結(jié)構(gòu)561、562必須符合上述圖2及圖3的尺寸限制，且該等多孔性發(fā)光層51、52、53、54、55的密度優(yōu)選地為5％至75％之間。
該多孔性發(fā)光層51為摻雜特定濃度雜質(zhì)。其優(yōu)選實施例為主動摻雜硅(Si)雜質(zhì)于該多孔性發(fā)光層51，使該多孔性發(fā)光層51的硅原子摻雜數(shù)目小于5×1017/cm3，其更好的實施方式為在成長該多孔性發(fā)光層51時，不主動摻雜硅(Si)原子。
利用本發(fā)明第一實施例的該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其元件驅(qū)動電壓可大幅下降，因此可利用該發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)來減少于發(fā)光層中的摻雜濃度且不影響驅(qū)動電壓，進而可得到優(yōu)選的晶體結(jié)構(gòu)且改善抗靜電能力與元件可靠度。
參考圖5，其顯示本發(fā)明第二實施例的具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件60。在圖5中，有關(guān)與第一實施例的結(jié)構(gòu)相同的部分將標注相同的元件符號，并且若沒有特別提及則其具有相同的構(gòu)造及功能。
如圖5所示，本發(fā)明第二實施例的發(fā)光元件60，是在N型導電性包覆層43及P型導電性包覆層44之間，其包括五層摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層61、62等、兩層第一波長多孔性發(fā)光層63、64等及兩層第二波長多孔性發(fā)光層65、66。
五層摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層61、62等依序形成于該N型導電性包覆層43上。以該量子井發(fā)光層61為例說明，該量子井發(fā)光層61具有一量子井結(jié)構(gòu)611及二阻擋層612及613。
在該摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層62之上依序為兩層第一波長多孔性發(fā)光層63、64。以該第一波長多孔性發(fā)光層63為例說明，其具有一載子局限層631、一下阻擋層635及一上阻擋層636。該第一波長多孔性發(fā)光層63、64應用于產(chǎn)生一第一波長，本實施例的該第一波長為570nm。
在該第一波長多孔性發(fā)光層64之上依序為兩層第二波長多孔性發(fā)光層65、66。以該第二波長多孔性發(fā)光層65為例說明，其具有一載子局限層651、一下阻擋層655及一上阻擋層656。該第二波長多孔性發(fā)光層65、66應用于產(chǎn)生一第二波長，本實施例的該第二波長為467nm。該第二波長與第一波長不同。
該等多孔性發(fā)光層63、64、65、66為摻雜特定濃度雜質(zhì)。其優(yōu)選實施例為主動摻雜硅(Si)雜質(zhì)于該等多孔性發(fā)光層，使該等多孔性發(fā)光層的硅原子摻雜數(shù)目小于5×1017/cm3，其更好的實施方式為在成長該等多孔性發(fā)光層時，不主動摻雜硅(Si)原子。并且，該等多孔性發(fā)光層63、64、65、66的結(jié)構(gòu)如圖2及圖3所述，在此不加贅述。
在常規(guī)技術(shù)中，為使一發(fā)光層的發(fā)光波長為較長，通常必須使該發(fā)光層為高銦含量。但是在常規(guī)技術(shù)中，該高銦含量的發(fā)光層的發(fā)光效率不高。在本發(fā)明的實施例中，雖然該較長發(fā)光波長的發(fā)光層為高銦含量，仍能具有相當好的高度發(fā)光效率。
參考圖6所示，該第一波長多孔性發(fā)光層63、64是應用于產(chǎn)生第一波長，其為570nm，且可控制其最大光強度為100。該第二波長多孔性發(fā)光層65、66是應用于產(chǎn)生第二波長，其為467nm，且可控制其最大光強度為170。在該實施例中，該第一波長多孔性發(fā)光層63、64的密度為7％；該第二波長多孔性發(fā)光層65、66的密度為25％，以得到上述的最大光強度分別為100及170。
若固定該第一波長多孔性發(fā)光層63、64的密度為7％，調(diào)整該第二波長多孔性發(fā)光層65、66的密度為5％，將使得該第一波長與第二波長的最大光強度比值為1/5(第二波長的光強度為第一波長的光強度五倍)。若該第二波長多孔性發(fā)光層65、66的密度調(diào)整為43％，將使得到最大光強度分別為100及120。因此，利用調(diào)整該第二波長多孔性發(fā)光層65、66的密度，可以調(diào)整其最大光強度，并進而可調(diào)整第一波長及第二波長的混光比例。因而本發(fā)明的發(fā)光元件可應用于產(chǎn)生各色光源，如粉紅色、粉藍色、粉黃色、粉綠色、各類色溫白光等。
本發(fā)明具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)量子井發(fā)光層之處為其將較低能障的含銦化合物半導體材料進一步成長塑成具有多孔性結(jié)構(gòu)的含銦化合物半導體結(jié)構(gòu)。換句話說，此具較低能障的含銦化合物半導體單一平面上，將具有復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)，而該等山谷形結(jié)構(gòu)將被較大能障的阻擋層材料所包覆，應用上可以調(diào)控該等山谷形結(jié)構(gòu)的直徑大小與深度，甚至該等山谷形結(jié)構(gòu)可直接貫穿含銦化合物半導體層。利用成長該多孔性發(fā)光層結(jié)構(gòu)時可大幅度降低元件驅(qū)動電壓與漏電特性。此外當成長不同波長的多層多孔性發(fā)光層時，電子電洞復合可產(chǎn)生在具有不同能障的發(fā)光層內(nèi)。
因此本發(fā)明的多孔性發(fā)光層不僅可有效提升發(fā)光元件的性能，更可實現(xiàn)單晶片混光元件，同時具有高發(fā)光效益、高可靠度、高混光調(diào)制性及低成本等特性。并且，本發(fā)明的多孔性發(fā)光層結(jié)構(gòu)可克服常規(guī)技術(shù)上發(fā)光元件僅能發(fā)光單一波長的缺點，本發(fā)明的發(fā)光元件可實現(xiàn)將不同發(fā)光頻譜的發(fā)光層結(jié)合而產(chǎn)生有效率，高彈性混光比例的元件。
如圖7所示，本發(fā)明第三實施例的發(fā)光元件70，是在N型導電性包覆層43及P型導電性包覆層44之間，其包括兩層摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層71、72、五層第一波長多孔性發(fā)光層73、74等及兩層第二波長多孔性發(fā)光層75、76。
兩層摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層71、72等依序形成于該N型導電性包覆層43上。以該量子井發(fā)光層71為例說明，該量子井發(fā)光層71具有一量子井結(jié)構(gòu)711及二阻擋層712及713。
在該摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層72之上依序為五層第一波長多孔性發(fā)光層73、74。以該第一波長多孔性發(fā)光層73為例說明，其具有一載子局限層731、一下阻擋層735及一上阻擋層736。該第一波長多孔性發(fā)光層73、74應用于產(chǎn)生一第一波長，本實施例的該第一波長為565nm。
在該第一波長多孔性發(fā)光層74之上依序為兩層第二波長多孔性發(fā)光層75、76。以該第二波長多孔性發(fā)光層75為例說明，其具有一載子局限層751、一下阻擋層755及一上阻擋層756。該第二波長多孔性發(fā)光層75、76應用于產(chǎn)生一第二波長，本實施例的該第二波長為465nm。該第二波長與第一波長不同。
該等多孔性發(fā)光層73、74、75、76為摻雜特定濃度雜質(zhì)。其優(yōu)選實施例為主動摻雜硅(Si)雜質(zhì)于該等多孔性發(fā)光層，使該等多孔性發(fā)光層的硅原子摻雜數(shù)目小于5×1017/cm3，其更好的實施方式為在成長該等多孔性發(fā)光層時，不主動摻雜硅(Si)原子。并且，該等多孔性發(fā)光層73、74、75、76的結(jié)構(gòu)如圖2及圖3所述，在此不加贅述。
參考圖8所示，該第一波長多孔性發(fā)光層73、74應用于產(chǎn)生第一波長，其為565nm，且可控制其最大光強度為120。該第二波長多孔性發(fā)光層75、76應用于產(chǎn)生第二波長，其為465nm，且可控制其最大光強度為180。在該實施例中，該第一波長多孔性發(fā)光層73、74的密度為5％；該第二波長多孔性發(fā)光層75、76的密度為28％，以得到上述的最大光強度分別為120及180。
若固定該第二波長多孔性發(fā)光層75、76的密度為28％，調(diào)整該第一波長多孔性發(fā)光層73、74的密度為43％，將使得該第一波長與第二波長的最大光強度比值為3(第一波長的光強度為第二波長的光強度三倍)。因此，利用調(diào)整該第一波長多孔性發(fā)光層73、74的密度，可以調(diào)整其最大光強度，并進而可調(diào)整第一波長及第二波長的混光比例。
如圖9所示，本發(fā)明第四實施例的發(fā)光元件80，是在N型導電性包覆層43及P型導電性包覆層44之間，其包括四層摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層81、82、兩層第一波長多孔性發(fā)光層83、84等及兩層第二波長多孔性發(fā)光層85、86。
兩層摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層81、82等依序形成于該N型導電性包覆層43上。以該量子井發(fā)光層81為例說明，該量子井發(fā)光層81具有一量子井結(jié)構(gòu)811及二阻擋層812及813。
在該摻雜硅(Si)雜質(zhì)的量子井發(fā)光層82之上依序為兩層第一波長多孔性發(fā)光層83、84。以該第一波長多孔性發(fā)光層83為例說明，其具有一載子局限層831、一下阻擋層835及一上阻擋層836。該第一波長多孔性發(fā)光層83、84應用于產(chǎn)生一第一波長，本實施例的該第一波長為410nm。
在該第一波長多孔性發(fā)光層84之上依序為兩層第二波長多孔性發(fā)光層85、86。以該第二波長多孔性發(fā)光層85為例說明，其具有一載子局限層851、一下阻擋層855及一上阻擋層856。該第二波長多孔性發(fā)光層85、86應用于產(chǎn)生一第二波長，本實施例的該第二波長為470nm。該第二波長與第一波長不同。
該等多孔性發(fā)光層83、84、85、86為摻雜特定濃度雜質(zhì)。其優(yōu)選實施例為主動摻雜硅(Si)雜質(zhì)于該等多孔性發(fā)光層，使該等多孔性發(fā)光層的硅原子摻雜數(shù)目小于5×1017/cm3，其更好的實施方式為在成長該等多孔性發(fā)光層時，不主動摻雜硅(Si)原子。并且，該等多孔性發(fā)光層83、84、85、86的結(jié)構(gòu)如圖2及圖3所述，在此不加贅述。
參考圖10所示，該第一波長多孔性發(fā)光層83、84為應用于產(chǎn)生第一波長，其為410nm，且可控制其最大光強度為120。該第二波長多孔性發(fā)光層85、86應用于產(chǎn)生第二波長，其為470nm，且可控制其最大光強度為150。在該實施例中，該第一波長多孔性發(fā)光層83、84的密度為15％；該第二波長多孔性發(fā)光層85、86的密度為34％，以得到上述的最大光強度分別為120及150。
由于目前利用波長為455-470nm的藍光來激發(fā)黃綠光螢光粉(如YAG)所產(chǎn)生的白光方法并無法得到更好的演色性，這是因為能符合激發(fā)黃綠光黃色螢光粉的藍光波長并無法同時被利用來激發(fā)如黃橙光、紅光的長波長螢光粉來產(chǎn)生高的光轉(zhuǎn)換效率。而目前研究顯示優(yōu)選的光轉(zhuǎn)換波長為370nm-450nm，因此可利用本發(fā)明的多頻譜單晶片技術(shù)來增加除了藍光波長外另一發(fā)光波長為410nm的頻譜來最優(yōu)化螢光粉的轉(zhuǎn)換效率。
若固定該第一波長多孔性發(fā)光層83、84的密度為15％，調(diào)整該第二波長多孔性發(fā)光層85、86的密度為7％，將使得該第一波長與第二波長的最大光強度分別為40及210。因此，利用調(diào)整該第二波長多孔性發(fā)光層85、86的密度，可以調(diào)整其最大光強度，并進而可調(diào)整第一波長及第二波長的混光比例。
本發(fā)明的發(fā)光元件不限于上述的第一波長多孔性發(fā)光層及第二波長多孔性發(fā)光層，其可還包括復數(shù)個多孔性發(fā)光層，形成于該N型導電性包覆層及該P型導電性包覆層之間，該等多孔性光層的具有復數(shù)個發(fā)光波長，該等發(fā)光波長與該第一波長及該第二波長不同，以實現(xiàn)將不同發(fā)光頻譜的發(fā)光層結(jié)合而產(chǎn)生有效率，高彈性混光比例的元件。
上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非限制本發(fā)明。因此，所屬領域技術(shù)人員可在不違背本發(fā)明的精神的前提下對上述實施例進行修改及變化。本發(fā)明的權(quán)利范圍應如前述的權(quán)利要求中所列。
權(quán)利要求
1.一種具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件，其包括一個基板；一層第一導電性包覆層；一層第二導電性包覆層；及至少一層多孔性發(fā)光層，形成于該第一導電性包覆層及該第二導電性包覆層之間，該多孔性發(fā)光層具有一上阻擋層、一下阻擋層及一載子局限層，該載子局限層處于該上阻擋層及下阻擋層之間，該載子局限層具有復數(shù)個山形結(jié)構(gòu)，該等山形結(jié)構(gòu)界定復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)，該載子局限層為含銦的氮化物結(jié)構(gòu)，該載子局限層的能障小于該上阻擋層及該下阻擋層的能障。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該載子局限層為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN，其中，x大于或等于零；y大于零；(1-x-y)大于或等于零。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該下阻擋層及該上阻擋層均為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN，其中，x大于零；y大于或等于零；(1-x-y)大于或等于零。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該多孔性發(fā)光層為摻雜特定濃度雜質(zhì)，該特定濃度雜質(zhì)的含量為0至5×1017/cm3之間。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中每一個山谷形結(jié)構(gòu)的底部與該下阻擋層之間的距離為大于或等于0至小于或等于20×10-10米之間，每一個山谷形結(jié)構(gòu)的徑長為5×10-9米至1000×10-9米之間。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件，其中該多孔性發(fā)光層的密度為5％至75％之間，該多孔性發(fā)光層的密度為所有山谷形結(jié)構(gòu)的徑長總和與該多孔性發(fā)光層的徑長的比值。
7.一種具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件，其包括一個基板；一層N型導電性包覆層；一層P型導電性包覆層；及至少一層第一波長多孔性發(fā)光層及至少一層第二波長發(fā)光層，其形成于該N型導電性包覆層及該P型導電性包覆層之間，該第一波長與該第二波長不同，該第一波長多孔性發(fā)光層具有一上阻擋層、一下阻擋層及一載子局限層，該載子局限層處于該上阻擋層及下阻擋層之間，該載子局限層具有復數(shù)個山形結(jié)構(gòu)，該等山形結(jié)構(gòu)界定復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)，該載子局限層為含銦的氮化物結(jié)構(gòu)，該載子局限層的能障小于該上阻擋層及該下阻擋層的能障。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中該第一波長多孔性發(fā)光層鄰近該P型導電性包覆層。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中該第二波長發(fā)光層為第二波長多孔性發(fā)光層。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其還包括復數(shù)個多孔性發(fā)光層，形成于該N型導電性包覆層及該P型導電性包覆層之間，該等多孔性光層具有復數(shù)個發(fā)光波長，該等發(fā)光波長與該第一波長及該第二波長不同。
11.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中該載子局限層為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN，其中，x大于或等于零；y大于零；(1-x-y)大于或等于零。
12.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中該下阻擋層及該上阻擋層均為氮化鋁銦鎵結(jié)構(gòu)，可表示為Al(1-x-y)InyGaxN，其中，x大于零；y大于或等于零；(1-x-y)大于或等于零。
13.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中該等多孔性發(fā)光層為摻雜特定濃度雜質(zhì)，該特定濃度雜質(zhì)的含量為0至5×1017/cm3之間。
14.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中每一個山谷形結(jié)構(gòu)的底部與該多孔性發(fā)光層的底部之間的距離為大于或等于0至小于或等于20×10-10米，每一個山谷形結(jié)構(gòu)的徑長為5×10-9米至1000×10-9米之間。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其中該等多孔性發(fā)光層的密度為5％至75％之間，該多孔性發(fā)光層的密度為所有山谷形結(jié)構(gòu)的徑長總和與該多孔性發(fā)光層的徑長的比值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具多孔性發(fā)光層的發(fā)光元件，包括基板、第一導電性包覆層、第二導電性包覆層及至少一層多孔性發(fā)光層。該多孔性發(fā)光層形成于該第一導電性包覆層及該第二導電性包覆層之間，其具有一上阻擋層、一下阻擋層及一載子局限層。該載子局限層處于該上阻擋層及下阻擋層之間，其具有界定出復數(shù)個山谷形結(jié)構(gòu)的山形結(jié)構(gòu)。該載子局限層為含銦的氮化物，其能障小于該上阻擋層及該下阻擋層的能障。本發(fā)明的發(fā)光元件其驅(qū)動電壓可大幅下降，得到優(yōu)選的晶體結(jié)構(gòu)，改善元件抗靜電能力與可靠度。本發(fā)明發(fā)光元件可成長不同波長的復數(shù)層多孔性發(fā)光層，有效提升發(fā)光元件性能，實現(xiàn)單晶片混光元件，同時具有高發(fā)光效益、高可靠度、高混光調(diào)制性及低成本。
文檔編號H01L33/00GK1783520SQ20041009608
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者陳政權(quán) 申請人:新世紀光電股份有限公司