发明名称 量子点/量子井发光二极体
摘要 一种量子点/量子井发光二极体,系于一基板之一侧制作一发光二极体,并于此基板之另一侧制作一第二发光层与一第三发光层,当施加一适当之顺向偏压于此发光二极体,使其第一发光层发出一第一光线时,即可藉由此第一光线激发此第二发光层与第三发光层,而分别产生不同颜色的第二光线及第三光线输出,此第一光线、第二光线及第三光线经过混光后,即可产生所需颜色的光线输出。
申请公布号 TWI267212 申请公布日期 2006.11.21
申请号 TW094138458 申请日期 2005.11.02
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 王德忠;许荣宗;卓昌正;蔡敬恩;赖志铭
分类号 H01L33/00(2006.01);H01S5/12(2006.01) 主分类号 H01L33/00(2006.01)
代理机构 代理人 许世正 台北市信义区忠孝东路5段410号4楼
主权项 1.一种量子点/量子井发光二极体,其包含有: 一基板,该基板包括有一第一表面及一第二表面; 一发光二极体结构,系设置于该基板的第一表面上 ,该发光二极体结构包括有一n型掺杂氮化层、一p 型掺杂氧化层及夹置于二该氮化层间之一第一发 光层; 一第二发光层,系位于该第二表面之上;及 一第三发光层,系位于该第二发光层之上; 其中,当于该n型掺杂氮化层与该p型掺杂氮化层施 加一适当之顺向偏压时,即可激发该第一发光层产 生一第一光线输出,而该第一光线中之部分光线系 用以分别激发该第二发光层及该第三发光层,以产 生一第二光线及一第三光线输出,该第二光线亦可 用以激发该第三发光层,藉由该第一光线、该第二 光线及该第三光线之混合,以产生所需颜色之光线 输出。 2.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,更包含有一间隔层,系夹置于该第二发光 层与该第三发光层之间。 3.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,更包含有一n型电极与一p型电极,该n型电 极系连接于该n型掺杂氮化层,该p型电极系连接于 该p型掺杂氮化层,藉由施加电压于该n型电极与该p 型电极,以施加一适当之顺向偏压于该n型掺杂氮 化层与该p型掺杂氮化层。 4.如申请专利范围第3项所述之量子点/量子井发光 二极体,其中该n型电极与该p型电极系分别形成于 该n型掺杂氮化层与该p型掺杂氮化层之部分表面 上,且可用以反射该第一光线、该第二光线与该第 三光线。 5.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,其中该n型掺杂氮化层系形成于该基板之 该第一表面上。 6.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,其中该p型掺杂氮化层系形成于该基板之 该第一发光层之上。 7.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,其中该基板系选自由蓝宝石基板(Sapphire) 、矽(Si)基板、碳化矽(SiC)基板、三氧化二铝(Al2O3) 基板、氮化镓(GaN)基板、氮化铝(AlN)基板、砷化镓 (GaAs)基板及氧化锌(ZnO)基板所成组合之一,而且该 基板之该第一表面和该第二表面系为镜面。 8.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,其中该第一发光层之材料系为以含铟氮化 物为基础,而其结构为一可局限载子之量子井/量 子点。 9.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发光 二极体,其中该第二发光层及该第三发光层之材料 系为以氮化物为基础,而其结构为一可局限载子之 量子井/量子点。 10.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第一光线之波长系属于蓝光之波 长范围。 11.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第二光线及该第三光线之波长系 分别属于绿光及红光之波长范围,藉由该第一光线 、该第二光线及该第三光线之混合,以产生所需白 光输出。 12.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第一光线之波长系属于紫外光之 波长范围。 13.如申请专利范围第12项所述之量子点/量子井发 光二极体,更包含有一反射层,用以反射该紫外光 。 14.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层系为一布拉格反射体( Distributed Bragg Reflector;DBR)。 15.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层系为一1/4波长布拉格堆( quarter wavelength Bragg stacks)。 16.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层系为一全方位反射镀膜, 系以光学镀膜的方式形成,并利用一种以上之高折 射率材质及一种以上之低折射率材质以光学镀膜 之方式制作而成。 17.如申请专利范围第16项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该高折射率材质系选自由二氧化钛 (TiO2)、氧化坦(Ta2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铈( CeO2)及硫化锌(ZnS)所成组合之一。 18.如申请专利范围第16项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该低折射率材质系选自由氧化矽( SiO2)及氟化镁(MgF2)所成组合之一。 19.如申请专利范围第1项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该发光二极体结构表面更包含有一 短波穿透滤波器(short wave pass filter)。 20.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一绕射光学元 件。 21.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一半球形镜。 22.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一微透镜。 23.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一可见光穿透 滤波器。 24.如申请专利范围第13项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一抗反射膜。 25.一种量子点/量子井发光二极体,其包含有: 一基板; 一发光二极体结构,系设置于该基板的第一表面上 ,该发光二极体结构包括有一n型掺杂氮化层、一p 型掺杂氮化层及夹置于二该氮化层间之一第一发 光层; 一第二发光层,系位于该p型掺杂氮化层之上; 一间隔层,系位于该第二发光层之上;及 一第三发光层,系位于该间隔层之上; 其中,当于该n型掺杂氮化层与该p型掺杂氮化层施 加一适当之顺向偏压时,即可激发该第一发光层产 生一第一光线输出,而该第一光线中之部分光线系 用以分别激发该第二发光层及该第三发光层,以产 生一第二光线及一第三光线输出,该第二光线亦可 用以激发该第三发光层,藉由该第一光线、该第二 光线及该第三光线之混合,以产生所需颜色之光线 输出。 26.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,更包含有一间隔层,系夹置于该第二发 光层与该第三发光层之间。 27.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,更包含有一n型电极与一p型电极,该n型 电极系连接于该n型掺杂氮化层,该p型电极系连接 于该p型掺杂氮化层,藉由施加电压于该n型电极与 该p型电极,以施加一适当之顺向偏压于该n型掺杂 氮化层与该p型掺杂氮化层。 28.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该n型掺杂氮化层系形成于该基板 之上。 29.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该p型掺杂氮化层系形成于该第一 发光层之上。 30.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该基板系选自由蓝宝石基板(Sapphire )、矽(Si)基板、碳化矽(SiC)基板、三氧化二铝(Al2O3 )基板、氮化镓(GaN)基板、氮化铝(AlN)基板、砷化 镓(GaAs)基板及氧化锌(ZnO)基板所成组合之一。 31.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第一发光层之材料系为以含铟氮 化物为基础,而其结构为一可局限载子之量子井/ 量子点。 32.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第二发光层及该第三发光层之材 料系为以氮化物为基础,而其结构为一可局限载子 之量子井/量子点。 33.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第一光线之波长系属于蓝光之波 长范围。 34.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第二光线及该第三光线之波长系 分别属于绿光及红光之波长范围,藉由该第一光线 、该第二光线及该第三光线之混合,以产生所需白 光输出。 35.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该第一光线之波长系属于紫外光之 波长范围。 36.如申请专利范围第35项所述之量子点/量子井发 光二极体,更包含有一反射层,用以反射该紫外光 。 37.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层系为一布拉格反射体( Distributed Bragg Reflector;DBR)。 38.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层系为一1/4波长布拉格堆( quarter wavelength Bragg stacks)。 39.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层系为一全方位反射镀膜, 系以光学镀膜的方式形成,并利用一种以上之高折 射率材质及一种以上之低折射率材质以光学镀膜 之方式制作而成。 40.如申请专利范围第39项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该高折射率材质系选自由二氧化钛 (TiO2)、氧化坦(Ta2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铈( CeO2)及硫化锌(ZnS)所成组合之一。 41.如申请专利范围第39项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该低折射率材质系选自由氧化矽( SiO2)及氟化镁(MgF2)所成组合之一。 42.如申请专利范围第25项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该发光二极体结构表面更包含有一 短波穿透滤波器(short wave pass filter)。 43.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一绕射光学元 件。 44.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一半球形镜。 45.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一微透镜。 46.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一可见光穿透 滤波器。 47.如申请专利范围第36项所述之量子点/量子井发 光二极体,其中该反射层上更包含有一抗反射膜。 图式简单说明: 第1图,系为习知之无机白光发光二极体的架构示 意图。 第2图,系为再回收光子反应之示意图。 第3A图,系为本发明之量子点/量子井发光二极体第 一实施例的结构示意图。 第3B图,系为本发明之量子点/量子井发光二极体第 二实施例的结构示意图。 第4A图,系为本发明之量子点/量子井发光二极体第 三实施例的结构示意图。 第4B图,系为本发明之量子点/量子井发光二极体第 四实施例的结构示意图。 第5A图系为本发明量子点/量子井发光二极体第一 实施例增加反射层之结构示意图。 第5B图系为本发明量子点/量子井发光二极体第二 实施例增加反射层之结构示意图。 第6A图系为本发明量子点/量子井发光二极体第三 实施例增加反射层之结构示意图。 第6B图系为本发明量子点/量子井发光二极体第四 实施例增加反射层之结构示意图。 第7图系为本发明量子点/量子井发光二极体之应 用例图。
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