LED结构、LED器件及LED结构的制备方法与流程

led结构、led器件及led结构的制备方法
技术领域
1.本公开涉及led技术领域，尤其涉及一种led结构、led器件及led结构的制备方法。


背景技术：

2.目前led背光的主流技术为通过gan基蓝光led加荧光粉实现白光led。
3.通常蓝光led加荧光粉的实现方式有以下几种传统做法：
4.(一)蓝光led加黄光荧光粉实现白光led，该方法制作的led背光芯片具有色域偏低的问题，造成显示器件的色彩真实度较低；
5.(二)蓝光led加绿光荧光粉和红光荧光粉可以实现较高色域表现的白光led，但是蓝光led激发绿光荧光粉的效率较低，且绿光荧光粉的制作成本较高。
6.因此，为了解决led背光芯片色域偏低的技术问题，亟需提供一种新的led结构。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供一种led结构、led器件及led结构的制备方法，以解决led背光芯片色域偏低的问题。
8.根据本公开的一个方面，提供一种led结构，包括：
9.衬底结构，衬底结构包括衬底以及间隔设置于衬底上的多个应力调制层；以及
10.位于衬底结构上的发光单元；
11.衬底结构包括上表面为第一应力调制层的第一区域和上表面为衬底的第二区域，位于第一区域上的发光单元和位于第二区域上的发光单元的发光波长不同。
12.进一步地，第一应力调制层为
ⅲ‑ⅴ
族化合物，第一应力调制层的晶格常数小于发光单元的晶格常数。
13.进一步地，发光单元包括in元素，位于第一区域的发光单元中的in组分小于位于第二区域的发光单元中的in组分。
14.进一步地，多个第一应力调制层呈周期性排布。
15.进一步地，发光单元包括依次层叠设置的第一半导体层、发光层以及第二半导体层。
16.进一步地，第一半导体层中设有插入层，插入层与第一半导体层导电类型相同。
17.进一步地，led结构还包括第二应力调制层，第二应力调制层位于第一半导体层与发光层之间。
18.更进一步地，第二应力调制层为包括
ⅲ‑ⅴ
族化合物材料的超晶格结构。
19.进一步地，第一应力调制层的厚度小于30nm。
20.进一步地，led结构还包括缓冲层，缓冲层位于衬底结构和发光单元之间。
21.进一步地，led结构还包括：第一电极，电连接于第一半导体层；第二电极，电连接于第二半导体层；
22.进一步地，第一区域和第二区域呈周期性交替排布。
23.根据本公开的另一方面，还提供一种led器件，包括：上述led结构；封装基板，位于衬底结构远离发光单元的一侧；封装胶，封装胶覆盖led结构的上表面及侧壁，封装胶中包括荧光粉材料。
24.进一步地，led结构的宽度小于100um。
25.进一步地，第一应力调制层的宽度小于50um。
26.根据本公开的另一个方面，提供一种led结构的制备方法，包括：
27.提供衬底；
28.在衬底上形成间隔设置的多个第一应力调制层，以形成包括衬底以及间隔设置于衬底上的多个第一应力调制层的衬底结构；以及
29.通过外延生长工艺在衬底结构上形成发光单元；
30.其中，衬底结构包括上表面为第一应力调制层的第一区域和上表面为衬底的第二区域，形成在第一区域上的发光单元和形成在第二区域上的发光单元的发光波长不同。
31.一方面，本公开实施方式的led结构，实现了在同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元；另一方面本公开实施方式的led器件，提供了通过一同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元加不同波长的荧光粉封装制备而成的led背光芯片，有效解决了传统led背光芯片色域偏低的问题，且简化了led背光芯片的制作步骤，降低led背光芯片的制备成本。
附图说明
32.图1是本公开实施例一的结构示意图；
33.图2为本公开实施例二的结构示意图；
34.图3为本公开实施例三的结构示意图；
35.图4为本公开实施例四的结构示意图；
36.图5为本公开实施例五的结构示意图；
37.图6为本公开实施例六的结构示意图；
38.图7为本公开衬底结构的俯视图；
39.图8及图9为本公开实施例七的俯视图；
40.图10为本公开实施例八的led结构的制备方法的流程示意图。
41.附图标记说明：1-衬底结构；11-衬底；12-第一应力调制层；101-第一区域；102-第二区域；2-发光单元；21-第一半导体层；211-插入层；22-发光层；23-第二半导体层；24-第二应力调制层；3-第一电极；4-第二电极；5-封装基板；6-封装胶；7-缓冲层；10-led结构。
具体实施方式
42.这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。
43.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一
般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本公开说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
44.实施例一
45.图1是本公开实施例一的结构示意图。图7为衬底结构1的俯视图。参考图1和图7，本实施例公开了一种led结构10，包括衬底结构1，衬底结构1包括衬底11以及多个位于衬底11上的第一应力调制层12，多个第一应力调制层12呈周期性排布。
46.位于衬底结构1上的发光单元2，发光单元2包括依次层叠设置的第一半导体层21、发光层22以及第二半导体层23。
47.衬底结构1包括第一区域101和第二区域102，第一应力调制层12位于第一区域101，位于第一区域101上的发光单元2和位于第二区域102上的发光单元2的发光波长不同。
48.第一应力调制层12为
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族化合物，优选地，第一应力调制结构12为aln。发光层22包括in元素。由于第一应力调制层12的晶格常数小于发光单元2的晶格常数，使得第一区域101上的发光单元2具有与第二区域102上的发光单元2不同的内建应力，进而使得第一区域101上的发光层22中的in组分小于第二区域102上的发光层22中的in组分，其对应的第一区域101上的发光层22的发光波长较短，实现了同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元。
49.本公开的实施例中，第一应力调制层12的厚度小于30nm。优选地，第一应力调制层12的厚度为5～30nm。
50.衬底11可以包括si、gan、sic或蓝宝石等常规半导体衬底材料，本公开中衬底11选取蓝宝石衬底材料，对此不作限定。
51.本实施例中优选地，确保位于第一区域101以及第二区域102内的第一半导体层21相互连通，以方便后续同步制备连接第一半导体层21的电极；其他实施例中也可以将第一区域101以及第二区域102内的第一半导体层21隔离，再分别制备连接不同区域内第一半导体层21的电极，在此不做限定。
52.第一半导体层21、发光层22和第二半导体层23皆为
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族化合物，第一半导体层21、发光层22和第二半导体层23分别可以包括aln、gan、algan或ingan中一种或多种材料。
53.第一半导体层21和第二半导体层23的导电类型相反，优选地，本公开实施例一中，第一半导体层21为n型掺杂半导体层，第二半导体层23为p型掺杂半导体层。
54.实施例二
55.图2为本公开实施例二的结构示意图。参考图2，本公开实施例二的结构与实施例
一的结构大致相同，其区别点仅在于：
56.本实施例中的led结构10还包括缓冲层7，缓冲层7可以为aln，缓冲层7位于衬底结构1与发光单元2之间。缓冲层7的设置有效提高发光单元2的晶体质量，提高发光效率。
57.实施例三
58.图3为本公开实施例三的结构示意图。参考图3，本公开实施例三的结构与实施例一或实施例二的结构大致相同，其区别点仅在于：
59.本实施例中的led结构10还包括插入层211，插入层211位于第一半导体层21中。
60.插入层211的设置使得位于第一区域101上的发光单元2与位于第二区域102上的发光单元2中的内建应力的差异进一步扩大，以扩大位于第一区域101上的发光单元2与位于第二区域102上的发光单元2发光波长的差异，进一步实现同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元。
61.插入层211的材料为
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族化合物。本公开实施例中，插入层211的材料为algan。
62.优选地，插入层211可以为n型掺杂。掺杂元素可以为si或ge,本公开对此不做限定，可实现插入层211形成n型掺杂即可。
63.实施例四
64.图4为本公开实施例四的结构示意图。参考图4，本公开实施例四的结构与实施例一至实施例三中任意一项的结构大致相同，其区别点仅在于：
65.本实施例中的led结构10还包括第二应力调制层24，第二应力调制层24位于第一半导体层21与发光层22之间。
66.第二应力调制层24为包括
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族化合物材料的超晶格结构，本实施例中第二应力调制层24中超晶格结构的最小重复单元可以为ingan/gan或者algan/gan的组合。
67.第二应力调制层24的设置使得位于第一区域101上的发光单元2与位于第二区域102上的发光单元2中的内建应力的差异进一步扩大，以扩大位于第一区域101上的发光单元2与位于第二区域102上的发光单元2发光波长的差异，进一步实现同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元。
68.实施例五
69.图5为本公开实施例五的结构示意图。参考图5，本公开实施例五的结构与实施例一至实施例四中任意一项的结构大致相同，其区别点仅在于：
70.本实施例中的led结构10还包括第一电极3和第二电极4，第一电极3电连接于第一半导体层21，第二电极4电连接于第二半导体层23。进一步地，第一区域101以及第二区域102可分别设置第一电极3和第二电极4，以调整不同区域的电流密度，进一步调节位于不同区域内led结构10的发光效率。
71.实施例六
72.图6为本公开实施例六的结构示意图。参考图6，实施例六公开了一种led器件，包括实施例一至实施例五中任意一项公开的led结构10。
73.本公开实施例的led器件还包括封装基板5和封装胶6，封装基板5位于衬底结构1远离发光单元2的一侧，封装胶6覆盖led结构10的上表面及侧壁，封装胶6中包括硅胶和分散的荧光粉材料。
74.优选地，led结构10中位于第一区域101上的发光单元2发的光为蓝光，位于第二区
域102上的发光单元2发的光为绿光；封装胶6中的荧光粉材料为红色荧光粉材料。一部分位于第二区域102上的发光单元2发出的绿光和一部分位于第一区域101上的发光单元2发出的蓝光，激发红色荧光粉，发出红光；生成的红光和未经过红色荧光粉转化的蓝光和绿光合成白光，如此结构的led器件有效解决了传统led背光芯片色域偏低的问题，且简化了led背光芯片的制作步骤，降低led背光芯片的制备成本。
75.作为优选的实施方案，本实施例中，led结构10的宽度小于100um，更优选为20～100um；第一应力调制层12的宽度小于50um，更优选为20～50um。
76.实施例七
77.图8及图9为本公开实施例七的结构示意图。参考图8和图9，本公开实施例七包括实施例一至实施例五中任意一项公开的led结构10。本公开实施例七的led器件和实施例六的led器件结构大致相同，区别在于：对应不同区域封装胶6中的荧光粉材料的排布不同，本实施例中仅在对应第一区域101或仅在对应第二区域102的封装胶中设置红色荧光粉材料。进一步地，如图8所示，对应发出蓝光的第一区域101的封装胶6中至少部分区域设置红色荧光粉材料，发出绿光的第二区域102的封装胶6中不设置荧光粉材料，优选地，对应第一区域102的封装胶6中所有区域设置分散的红色荧光粉；或，如图9所示对应发出蓝光的第一区域101的封装胶6中不含荧光粉材料，发出绿光的第二区域102的封装胶6中至少部分区域设置红色荧光粉，优选地，对应第二区域102的封装胶6中所有区域设置分散的红色荧光粉。如此设置可仅由一种波长的光激发红色荧光粉材料发出红光，避免另一种波长的光对激发红色荧光粉的干扰，使得蓝光、绿光以及红光的出光效率的比值易于调节，由此第一区域101发出的绿光，第二区域102发出的蓝光以及红色荧光粉被激发发出的红光合成白光，如此结构的led器件有效解决了传统led背光芯片色域偏低的问题，且简化了led背光芯片的制作步骤，降低led背光芯片的制备成本。
78.相关技术难以实现同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元，需通过不同发光波长的发光单元转移到同一衬底来实现，该方法较为复杂且制作成本较高。本实施例采用同时发出蓝光和绿光波段波长的led，配合加上红色荧光粉，能够实现高显色指数的白光led，降低了led背光芯片的制备成本。
79.实施例8
80.图10为本公开实施例八的led结构的制备方法的流程示意图。参考图10，本公开实施例八公开了一种led结构的制备方法，该方法包括如下步骤：
81.步骤s100、提供衬底11。
82.步骤s200、在衬底11上形成间隔设置的多个第一应力调制层12，以形成包括衬底11以及间隔设置于衬底11上的多个第一应力调制层12的衬底结构1。
83.步骤s300、通过外延生长工艺在衬底结构1上形成发光单元2。
84.其中，衬底结构1包括上表面为第一应力调制层12的第一区域101和上表面为衬底的第二区域102，形成在第一区域101上的发光单元2和形成在第二区域102上的发光单元2的发光波长不同。
85.具体地，首先在衬底结构1上外延生长第一半导体层21，然后在第一半导体层21上外延生长发光层22，最后在发光层22上外延生长第二半导体层23。由于第二区域102中设置第一应力调制层12，第一应力调制层12和衬底11的材料不同，晶格常数也不同，使得外延生
长在衬底结构1的第一区域101和第二区域102上的第一半导体层21内部结构(比如缺陷数量)不同。
86.本实施例中，通过在衬底上设置第一应力调制层，使得设置第一应力调制层的第二区域上外延生长的发光单元和未设置第一应力调制层的第一区域上外延生长的发光单元分别具有不同的内建应力，不同的缺陷数量以及不同的in元素组分，从而使得第一子发光结构和第二子发光结构分别具有不同的导带与不同的价带，进而使得通过相同工序形成的第一子发光结构和第二子发光结构的发光波长不同。能够在不增加生产成本的情况下解决led结构的色域偏低的技术问题。
87.以上所述仅是本公开的较佳实施方式而已，并非对本公开做任何形式上的限制，虽然本公开已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种led结构，其特征在于，包括：衬底结构(1)，所述衬底结构(1)包括衬底(11)以及间隔设置于所述衬底(11)上的多个第一应力调制层(12)；以及位于所述衬底结构(1)上的发光单元(2)；所述衬底结构(1)包括上表面为所述第一应力调制层(12)的第一区域(101)和上表面为所述衬底(11)的第二区域(102)，位于所述第一区域(101)上的所述发光单元(2)和位于所述第二区域(102)上的所述发光单元(2)的发光波长不同。2.根据权利要求1所述的led结构，其特征在于，所述第一应力调制层(12)为
ⅲ‑ⅴ
族化合物，所述第一应力调制层(12)的晶格常数小于所述发光单元(2)的晶格常数。3.根据权利要求1所述的led结构，其特征在于，所述发光单元(2)包括in元素，位于所述第一区域(101)的所述发光单元(2)中的in组分小于位于所述第二区域(102)的所述发光单元(2)中的in组分。4.根据权利要求1所述的led结构，其特征在于，多个所述第一应力调制层(12)呈周期性排布。5.根据权利要求1所述的led结构，其特征在于，所述发光单元(2)包括依次层叠设置的第一半导体层(21)、发光层(22)以及第二半导体层(23)。6.根据权利要求5所述的led结构，其特征在于，所述第一半导体层(21)中设有插入层(211)，所述插入层(211)与第一半导体层(21)导电类型相同。7.根据权利要求5所述的led结构，其特征在于，所述led结构还包括第二应力调制层(24)，所述第二应力调制层(24)位于所述第一半导体层(21)与所述发光层(22)之间。8.根据权利要求7所述的led结构，其特征在于，所述第二应力调制层(24)为包括
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族化合物材料的超晶格结构。9.根据权利要求1所述的led结构，其特征在于，所述第一应力调制层(12)的厚度小于30nm。10.根据权利要求5所述的led结构，其特征在于，所述led结构还包括：第一电极(3)，电连接于所述第一半导体层(21)；第二电极(4)，电连接于所述第二半导体层(23)。11.根据权利要求1所述的led结构，其特征在于，所述第一区域(101)和第二区域(102)呈周期性交替排布。12.一种led器件，其特征在于，包括：权利要求1至权利要求11中任意一项所述的led结构；封装基板(5)，位于所述衬底结构(1)远离所述发光单元(2)的一侧；封装胶(6)，所述封装胶(6)覆盖所述led结构的上表面及侧壁，所述封装胶(6)中包括荧光粉材料。13.根据权利要求12所述的led器件，其特征在于，所述led结构的宽度小于100um。14.根据权利要求12所述的led器件，其特征在于，所述第一应力调制层(12)的宽度小于50um。15.一种led结构的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底(11)；
在所述衬底(11)上形成间隔设置的多个第一应力调制层(12)，以形成包括衬底(11)以及间隔设置于所述衬底(11)上的多个第一应力调制层(12)的衬底结构(1)；以及通过外延生长工艺在所述衬底结构(1)上形成发光单元(2)；其中，所述衬底结构(1)包括上表面为所述第一应力调制层(12)的第一区域(101)和上表面为所述衬底的第二区域(102)，形成在所述第一区域(101)上的所述发光单元(2)和形成在所述第二区域(102)上的所述发光单元(2)的发光波长不同。

技术总结
本公开提供的LED结构、LED器件及LED结构的制备方法，一方面包括衬底结构，衬底结构包括衬底以及间隔设置于衬底上的多个第一应力调制层；位于衬底结构上的发光单元；衬底结构包括上表面为第一应力调制层的第一区域和上表面为衬底的第二区域，位于第一区域上的发光单元和位于第二区域上的发光单元的发光波长不同，实现了在同一衬底上同时具有两种主发光波长的发光单元；另一方面通过本公开LED结构封装制备的LED器件，有效解决了传统LED背光芯片色域偏低的问题，且简化了LED背光芯片的制作步骤，降低LED背光芯片的制备成本。降低LED背光芯片的制备成本。降低LED背光芯片的制备成本。


技术研发人员：刘慰华
受保护的技术使用者：无锡晶湛半导体有限公司
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2023/9/12