[发明专利]新型白光发光元器件及其制备方法

说明书

本发明的目的是提供一种新型的白光发光元器件的制备方法。该方法的创新点在于器件的材料选用氮化铝晶体，器件结构采用简单的三明治层叠结构。传统的白光半导体器件采用掺杂的外延氮化镓薄膜作为发光层，再配合荧光粉二次激发混合成白光输出。本发明的新方法直接采用气相传输法制备的氮化铝晶体材料作为功能材料，在晶体上制备电极后直接通电发光。该方法实现单一材料的白光输出，无需荧光粉的二次转换，因此器件结构更加简单紧凑，晶体材料的功能层也能承载更大的功率。由于利用宽紧带半导体氮化铝材料禁带内的缺陷发光，丰富的缺陷能级导致器件的发射光谱十分丰富，能完全覆盖整个可见光区域，光色品质也非常出色。

技术领域

本发明属于半导体技术中的发光元器件制造领域，特别是一种新型白光元器件的制备方法。

背景技术

随着节能环保这一新兴概念的兴起和各国政府的重视，半导体照明技术近些年获得了飞速的发展，从而也带动了以氮化镓基LED为基础的器件技术的进步和广泛应用。随着氮化镓基半导体照明技术应用范围的进一步扩大，对发光元器件性能的要求也越来越高，各种新的半导体材料、新的芯片制作工艺、新的器件结构不断推陈出新，以满足照明市场对白光光源的各种需求。

目前，传统的氮化镓基LED白光光源的主要发光机理是用蓝光或紫外LED激发荧光粉混合形成白光。该方法的主要缺陷在于氮化镓基外延膜的生长工艺复杂，设备昂贵，同时，荧光粉的使用也限制了器件的性能。

因此发明一种工艺简单、又不影响性能的白光发光器件是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种白光发光元器件及其制备方法，以解决传统的白光发光元器件性能不够强，制备工艺复杂、成本偏高的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种白光发光元器件，包括第一电极片、第二电极片和氮化铝晶体层，所述氮化铝晶体层层叠结合在所述第一电极片与第二电极片之间。

优选地，所述第一电极片的厚度为大于等于1mm。

优选地，所述第一电极片为熔点高于2300℃的金属或合金。

优选地，所述氮化铝晶体层的厚度为0.1-3mm mm。

优选地，所述第二电极片为金镀层，所述第二电极片的厚度为大于等于20nm。

本发明还提供了一种制备白光元器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底电极上生长氮化铝晶体层；

对背离所述衬底电极的所述氮化铝晶体层的表面进行表面平整处理；

在被所述平整处理的所述氮化铝晶体层表面上形成顶电极层。

优选地，在衬底电极上生长所述氮化铝晶体层的方法为：物理气相传输法或其他生长晶体的方法，所述物理气相传输法的温度为2200-2300℃。

在形成所述顶电极层的步骤之后，还包括将形成有所述顶电极层的氮化铝晶体层进行退火处理。

优选地，所述褪火处理的温度为400-600℃，所述惰性环境为氮气、氩气、真空中的一种或多种。

本发明还提供了一种白光发光芯片，包含所述白光发光元器件。

本发明提供了一种白光发光器件采用氮化铝晶体单一发光材料，一方面无需二次转换因此能量转换效率更高；另一方面氮化铝本身具有更好的物理机械性能以及更大的电流承载密度，也使得本发明的白光发光元器件物理机械性能更好，电流承载密度大加上能量转化率高，可以用更薄的发光材料达到相同的效果，发光元器件可以更趋于小型化，轻便化。