[发明专利]磁场调控LED发光亮度的复合结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件领域，特别涉及一种磁场调控LED发

光亮度的复合结构及制作方法，旨在实现LED发光亮度的连续可调。

背景技术

新型半导体LED固态照明是21世纪最具发展前景的新技术之一，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃。作为第三代半导体材料，GaN基和ZnO基材料体系都具有大的禁带宽度，前者可从0.7eV到6.2eV连续可调，后者可从2.3eV到10.8eV连续可调，能够实现从红外到紫外全光谱范围的光显示，并且GaN基LED已经在蓝绿光显示、绿色固态照明、景观照明、汽车电子、个人移动设备显示等应用领域取得了举世瞩目的成果。与传统光源相比，LED发光器件具有体积小、绿色环保、波长可调谐、功耗小和寿命长等诸多优点。

但是，非极性GaN基材料结晶质量差、位错密度高且其外延生长更加困难，目前商用的蓝绿光GaN基LED仍然以(0001)面极性GaN基材料为主。作为非对称中心的纤锌矿结构，GaN基材料和ZnO基材料沿着[0001]方向具有很强的自发极化，同时LED异质外延生长中晶格失配和热失配带来的内应力/应变又产生了强烈的压电极化。综合来看，基于纤锌矿GaN基或者ZnO基LED叠层薄膜材料中存在强烈的极化效应，并且极化效应产生的内建电场会使能带弯曲、倾斜以及电子和空穴在空间上分离，降低了LED的发光效率，同时发光波长也会发现红移。

发明内容

本发明的目的旨在调控极性LED中应力/应变状态，进而实现LED发光亮度连续可调的功能，提出了一种磁场调控LED发光亮度的复合结构及制作方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁场调控LED发光亮度的复合结构，包括：

磁致伸缩材料的基底；

设置在所述基底上的中间接触层；

设置在所述中间接触层上的LED叠层薄膜材料。

优选的，所述磁致伸缩材料为铽-镝-铁系磁致伸缩材料、稀土-铁系超磁致伸缩材料或者铁-镓系磁致伸缩材料。

优选的，所述铽-镝-铁系磁致伸缩材料的化学成分为：Tb_1-xDy_xFe_2-y，其中，x＝0.5～0.8、y＝0～0.1；

所述稀土-铁系超磁致伸缩材料的化学成分为：(Tb_1-x-yDy_xRy)(Fe_1-zTi_z)_Q和(Tb_1-x-yDy_xR_y)(Fe_1-z-pTi_zM_p)_Q，R为Ho、Er、Sm或Pr元素，M为V、Cr、Si或Zr元素，其中，x＝0.65～0.80、y＝0.001～0.1、z＝0.002～0.1、p＝0～0.1、Q＝1.75～2.25；

所述铁-镓系磁致伸缩材料的化学成分为：Ga_xR_yFe_1-x-y，R为Al、Be、V、Cr、In、Cd、Mo或Ge元素，x＝0.15～0.25、y＝0.0005～0.05。

优选的，所述的LED叠层薄膜材料依次包括：极性衬底、缓冲层、n型导电层、应变有源区、p型电子阻挡层和p型导电层。

优选的，GaN基LED叠层薄膜材料中，所述应变有源区为InGaN/GaN、AlGaN/GaN、AlInN/GaN或者AlInGaN/GaN双层结构或者量子阱；

或者，ZnO基LED叠层薄膜材料中，所述应变有源区为BeZnO/ZnO、MgZnO/ZnO、ZnCdO/ZnO或者BeMgZnCdO/ZnO双层结构或者量子阱。

优选的，所述极性衬底为(0001)面蓝宝石、(0001)面碳化硅、极性面氮化镓或(111)面硅。

优选的，所述基底的厚度为50μm-5mm。

优选的，所述极性衬底的厚度为10μm-500μm。

优选的，所述的中间接触层为金属键合材料或者有机粘接材料。

相应的，本发明还提供一种磁场调控LED发光亮度的复合结构制作方法，包括以下步骤：

制备LED叠层薄膜材料；

在所述LED叠层薄膜材料上制备n型欧姆接触电极和p型欧姆接触电极；

提供磁致伸缩材料的基底；