发明名称 发光基板LED元件
摘要 本发明提供可利用单一晶片发出粉红色、红紫色、黄色、橙色、白色等中间色光之LED。在已添加供作萤光中心之杂质之GaP、AlGaAs、GaN、ZnSe等基板上,制作磊晶发光结构体,利用发光结构体自基板发出萤光,将源自磊晶发光结构体之短波长光及长波长萤光合成中间色。
申请公布号 TW413956 申请公布日期 2000.12.01
申请号 TW088107701 申请日期 1999.05.12
申请人 住友电气工业股份有限公司 发明人 松原 秀树;武部敏彦;元木 健作
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种发光基板LED元件,其特征为包含由添加供作萤光中心之杂质之半导体结晶或绝缘体结晶制得之基板,及在基板上形成具有藉注入电流发光之结构之磊晶层,混合藉注入电流于磊晶层之发光及藉该发光使基板受光激发所获之萤光之两种不同波长之发光,而发出红紫色、粉红色、黄色、橙色、白色等任意中间色光。2.根据申请专利范围第1项之发光基板LED元件,其特征为可改变该结晶基板之构成元素组成、杂质元素种类、杂质元素含量、基板厚度,且藉改变磊晶层结构以调整该两种类发光之吸收峰波长、吸收峰强度比,而改变元件之发光色调。3.根据申请专利范围第2项之发光基板 LED元件,其特征为磊晶层之活性层系ZnSe层,ZnSSe/ZnCdSe层,ZnSeTe 层之任一种。4.根据申请专利范围第3项之发光基板LED元件,其特征为采用在AlGaAs基板中掺杂Si作为n型杂质。5.根据申请专利范围第2项之发光基板 LED元件,其特征为基板系GaP基板,且磊晶层之活性层系GaInN层。6.根据申请专利范围第5项之发光基板LED元件,其特征为在该GaP基板上掺杂Zn及O作为杂质。7.根据申请专利范围第2项之发光基板LED元件,其特征为基板为ZnSe基板,而磊晶层之活性层可为ZnSe层,ZnSe/ZnCdSe层,ZnSeTe层之任一种。8.根据申请专利范围第7项之发光基板LED元件,其特征为在该ZnSe基板上掺杂Al及I作为杂质。9.根据申请专利范围第7项之发光基板LED元件,其特征为在该ZnSe基板上掺杂Cu及I作为杂质。10.根据申请专利范围第7项之发光基板LED元件,其特征为在该ZnSe基板上掺杂Ag及I作为杂质。11.根据申请专利范围第1项之发光基板LED元件,其特征为基板为含氧原子,碳原子或氮原子空孔之n型或p型GaN单结晶基板,而磊晶层之活性层为Ga1-xInxN层。12.根据申请专利范围第11项之发光基板LED元件,其特征为发光结构系由包含Ga1-xInxN之多层结构所制成,由发光结构所发出光之波长在400毫微米-510毫微米范围,且源自GaN基板之萤光发光之波长系520毫微米-650毫微米。13.根据申请专利范围第12项之发光基板LED元件,其特征为藉在50微米-2毫米范围内调整GaN基板之厚度、或藉改变源自发光结构之发光波长,可将所获之白色光之色调自冷色系改变为暖色系。图式简单说明:第一图(a)系在GalnN-LED上嵌埋YAG萤光材之传统白色LED元件整体之剖面图。第一图(b)系在GalnN-LED上嵌埋YAG萤光材之传统白色LED元件之YYAG萤光材与LED晶片附近之剖面图。第二图第一图(a)之白色LED之发光光谱图。第三图(a)本发明实施例所述之中间色、白色LED元件整体之剖面图。第三图(b)本发明实施例所述之中间色、白色LED元件之晶片附近之剖面图。第四图利用电流注入发光及基板萤光发光以供说明本发明之之LED原理之光谱图。波长A系供产生萤光之最长波长、波长B系萤光之吸收峰之中心波长、波长C系藉电流注入而产生之能带间隙移动发光之吸收峰之中心波长。第五图本发明实例1(ZnSeZn- CdSe/ZnSe(I.Cu))之发光基板LED 之层结构图。第六图本发明实例1(ZnSe.Zn- CdSe/ZnSe(I.Cu))之发光基板LED 之发光光谱图。第七图显示本发明实例1(ZnSe 、ZnCdSe/ZnSe(I.Cu))之发光基板LED 之发光色度之色度图。第八图本发明实例2(ZnSe/ZnSe(Al. I))之发光基板LED之层结构图。第九图本发明实例2(ZnSe/ZnSe(Al. I))之发光基板LED之发光光谱图。第十图显示本发明实例2(ZnSe /ZnSe(Al.I))之发光基板LED之发光色度之色度图。第十一图本发明实例3(ZnSSe.ZnCdSe/AlGaAs(Si))之发光基板LED之层结构图。第十二图本发明实例3(ZnSSe、ZnCdSe/AlGaAs(Si))之发光基板LED之发光光谱图。第十三图显示本发明实例3(ZnSSe .ZnCdSe/AlGaAs(Si))之发光基板LED 之发光色度之色度图。第十四图本发明实例4(GaInN/GaP(Zn. O))之发光基板LED之层结构图。第十五图本发明实例4(GaInN/GaP(Zn. O))之发光基板LED之发光光谱图。第十六图显示本发明实例4(GaInN /GaP(Zn.O))之发光基板LED之发光色度之色度图。第十七图实例1-6全部LED(- ,k-)之发光色度集中于同图之色度表示图。第十八图实例1-6全部LED(-,k-)之基板材料、萤光波长、活性层材料、电流注入发光波长、LED符号、相异点(基板厚度、杂质浓度、活性层)、LED色度之一览表。第十九图显示取红色成份为X轴、绿色成份为y轴在轮廓线上加注波长以表示单色而中间色范围形成于轮廓线内之一般色度图。第二十图具有GaInN作为活性层之实例5之LED之磊晶晶圆之层结构示意图。第二十一图具有GaInN作为活性层之在本发明所采用之LED之发光光谱图。第二十二图以横轴为X色度、纵轴为Y色度之色度显示座标系统中,实例6之3种厚度相异之LED发光点k、、之示意图。M表示GaInN-LED之发光、N表示萤光。X表示三原色中红色之成份比、Y表示三原色中绿色之成份比。
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