Светоизлучающее устройство и способ изготовления светоизлучающего устройства

Предложено светоизлучающее устройство, способное снизить затухание света в элементе и имеющее высокую световую отдачу, и способ изготовления светоизлучающего устройства. Светоизлучающее устройство содержит светоизлучающий элемент, имеющий светопроводящий элемент и многослойную полупроводниковую часть, электроды, расположенные на многослойной полупроводниковой части в этом порядке. Светоизлучающий элемент содержит первую область и вторую область со стороны светопроводящего элемента. Светопроводящий элемент содержит третью область и четвертую область со стороны светоизлучающего элемента. Первая область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению со второй областью. Третья область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью. Первая область непосредственно соединена с третьей областью. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству, имеющему светоизлучающий элемент и светопроводящий элемент, и к способу изготовления светоизлучающего устройства.

Уровень техники

Обычно предпринимались различные попытки с целью увеличить световую отдачу светоизлучающего устройства. Например, в патентной литературе 1 р-электрод выполнен как светоотражающий слой для отражения света от р-электрода и, таким образом, для улучшения световой отдачи. В патентной литературе 2 на поверхности на подложке формируют неровность, чтобы улучшить световую отдачу.

Патентная литература 1: JP 2007-157853А

Патентная литература 2: JP 2008-060286А

Сущность изобретения

Задача, решаемая изобретением

Тем не менее, попытки полностью вывести свет с использованием обычных структур до сих пор не удались. То есть, хотя часть света выходит наружу после многократного отражения между верхней и нижней поверхностями светоизлучающего элемента, задача заключается в том, что, чем больше возникает отражений, тем больше свет поглощается электродами и т.п., что приводит к затуханию света.

Соответственно, цель настоящего изобретения - предложить светоизлучающее устройство, способное снизить затухание света в элементе и имеющее высокую световую отдачу, и способ изготовления светоизлучающего устройства.

Средство решения задач

Светоизлучающее устройство в соответствии с настоящим изобретением имеет светопроводящий элемент, светоизлучающий элемент, имеющий многослойную полупроводниковую часть, электроды, расположенные на многослойной полупроводниковой части в этом порядке. В частности, у светоизлучающего элемента со стороны светопроводящего элемента имеется первая область и вторая область, а у светопроводящего элемента со стороны светоизлучающего элемента имеется третья область и четвертая область. Первая область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению со второй областью, третья область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью, при этом первая область непосредственно соединена с третьей областью.

Способ изготовления светоизлучающего устройства в соответствии с настоящим изобретением включает в себя следующие этапы: подготавливают светоизлучающий элемент, имеющий многослойную полупроводниковую часть, на которой соответственно расположены электроды, подготавливают светопроводящий элемент и непосредственно соединяют светоизлучающий элемент и светопроводящий элемент со стороны, противоположной той, на которой расположены электроды.

Результат изобретения

Настоящее изобретение, имеющее вышеописанную структуру, может предложить светоизлучающее устройство, способное снизить затухание света в элементе и имеющее высокую световую отдачу, и способ изготовления светоизлучающего устройства.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена диаграмма, показывающая поперечное сечение светоизлучающего устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 приведен увеличенный вид участка фиг.1, выделенный пунктирной линией.

На фиг.3А приведена диаграмма, показывающая этапы подготовки светоизлучающего элемента и светопроводящего элемента в соответствии со способом изготовления светоизлучающего устройства согласно изобретению.

На фиг.3В приведена диаграмма, показывающая действие по активации соответствующих соединяемых поверхностей светоизлучающего элемента и светопроводящего элемента в соответствии со способом изготовления светоизлучающего устройства согласно изобретению.

На фиг.3С приведена диаграмма, показывающая этап соединения светоизлучающего элемента и светопроводящего элемента в соответствии со способом изготовления светоизлучающего устройства согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Варианты осуществления изобретения приведены в качестве иллюстрации светоизлучающего устройства и способа изготовления светоизлучающего устройства, чтобы придать конкретную форму техническим идеям настоящего изобретения, при этом изобретение не ограничено описанными ниже вариантами осуществления. В частности, размеры, материалы, формы и взаимное расположение элементов, описанных в вариантах осуществления, приведены только в качестве примеров, а не в качестве ограничений изобретения, если только не установлены специально. Размеры и взаимные расположения элементов на каждом из чертежей иногда изображены преувеличенно для простоты объяснения. Элементы такие же или аналогичные элементам этого изобретения обозначены одинаковыми ссылочными позициями, а подробное их описание опущено.

На фиг.1 показано поперечное сечение в направлении, перпендикулярном поверхности наблюдения излучения света, светоизлучающего устройства в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.2 приведен увеличенный вид участка фиг.1, выделенный пунктирной линией. Как показано на фиг.1, светоизлучающее устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения имеет светопроводящий элемент 20, светоизлучающий элемент 10, имеющий многослойную полупроводниковую часть 12 и электроды 13 и 14, соответственно расположенные на многослойной полупроводниковой части 12 в этом порядке. Т.е. светопроводящий элемент 20 и электроды 13 и 14 расположены на противоположных сторонах светоизлучающего элемента 10. Более того, как показано на фиг.2, у светоизлучающего элемента 10 имеется первая область 11а и вторая область 11b со стороны светопроводящего элемента 20, а у светопроводящего элемента 20 имеется третья область 20а и четвертая область 20b со стороны светоизлучающего элемента 10. Первая область 11а имеет расположение атомов более неравномерное по сравнению со второй областью 11b, третья область 20а имеет неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью 20b, при этом первая область 11а непосредственно соединена с третьей областью 20а.

Светоизлучающее устройство варианта осуществления, выполненное, как описано выше, позволяет увеличить толщину участка (общую толщину многослойной полупроводниковой части 12, подложки 11 и светопроводящего элемента 20), в котором многократно отражается свет, так что количество света, попадающего на электроды 13 и 14, может быть уменьшено. Поэтому может быть снижено поглощение света, в основном, электродами 13 и 14, так что световая отдача светоизлучающего устройства может быть увеличена. Ниже будет дано подробное описание.

В случае, когда светопроводящий элемент 20 не используется, часть света, вырабатываемого многослойной полупроводниковой частью 12, многократно отражается в светоизлучающем элементе 10 из-за отличия коэффициента преломления относительно внешней среды, а часть отражающегося света выходит наружу. С другой стороны, независимо от материала электроды 13 и 14, расположенные на многослойной полупроводниковой части 12, не в состоянии полностью отразить или передать свет и поглощают часть света. Поглощение света электродами такое, что, чем больше раз свет отражается от соответствующих границ раздела между многослойной полупроводниковой частью 12 и электродами 13 и 14, часть света поглощается электродами, что приводит к снижению световой отдачи светоизлучающего устройства. По этой причине светопроводящий элемент 20 непосредственно соединен со светоизлучающим элементом 10, чтобы увеличить фактически толщину светоизлучающего элемента 10 на толщину светопроводящего элемента 20, таким образом, становится возможным уменьшить число раз, которое отражается свет на стыке с электродами, перед тем, как он выйдет наружу. Соответственно, поглощение света электродами может быть уменьшено, и, таким образом, может быть получено светоизлучающее устройство, обладающее превосходной световой отдачей.

Светоизлучающие элементы обычно получают путем нарезания пластины на множество отдельных элементов. Но в настоящее время, ввиду воспроизводимости и массового производства необходимо до некоторой меры уменьшить толщину пластины при вводе. Например, даже когда многослойную полупроводниковую часть удаляют путем травления или подобным образом и сапфировая подложка становится открытой, то необходимо, чтобы сапфировая подложка имела максимальную толщину приблизительно 400 мкм, в противном случае трудно осуществить нарезание на отдельные элементы. В силу описанных выше причин, при использовании подложки не уменьшенной толщины в конце не могут быть получены светоизлучающие элементы. Поэтому, чтобы фактически увеличить толщину светоизлучающего элемента, в дополнение к светоизлучающему элементу 10 устанавливают светопроводящий элемент 20.

В настоящем изобретении толщина светоизлучающего элемента 10 фактически увеличена и, в дополнение, предпочтительно, чтобы светопроводящий элемент 20 имел в основном однородный коэффициент преломления и оптическую проницаемость и в основном являлся прозрачным для света из многослойной полупроводниковой части 20. В описании термин "светопроводящий элемент, имеющий в основном однородный коэффициент преломления и оптическую проницаемость" относится к светопроводящему элементу, который не содержит подложки, способной отражать свет, такой как флуоресцентный материал или рассеивающий агент (далее в этом документе именуемый как "флуоресцентный материал и т.д."), и, таким образом, позволяющему свету проходить через него прямолинейно, не отражаясь или не рассеиваясь. Как описано выше, при использовании светопроводящего элемента, имеющего в основном однородный коэффициент преломления и оптическую проницаемость, поглощение света электродами может быть снижено более эффективно, так что может быть предотвращено ухудшение световой отдачи. Это имеет место, потому что в случае, когда в светопроводящем элементе содержится флуоресцентный материал и т.д., способный излучать свет из многослойной полупроводниковой части, часть света отражается на поверхности флуоресцентного материала и т.д. по направлению к электродам, что приводит к возникновению поглощения света электродами.

В светоизлучающем устройстве в соответствии с настоящим вариантом осуществления первая область 11а и третья область 20а, имеющие неравномерное расположение атомов, соединены в единое тело, так что может быть предотвращено отражение на этом стыке. Более того, первая область 11а и третья область 20а соединены в единое тело, так что может быть ослаблено напряжение на стыке между светоизлучающим элементом 10 и светопроводящим элементом 20. Соответственно, не смотря на тот факт, что светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 находятся в непосредственном контакте друг с другом, а между светоизлучающим элементом 10 и светопроводящим элементом 20 из-за нагрева, возникающего в светоизлучающем элементе 10, возникает термическое напряжение, может быть получено светоизлучающее устройство, имеющее высокую прочность сцепления.

Как описано выше, в настоящем описании термин "первая область 11а" относится к области, которая находится в непосредственном контакте с элементом 20, преобразующим длину волны, в светоизлучающем элементе 10. Также термин "вторая область 11b" относится к области, которая примыкает (находится в непосредственном контакте) к "первой области 11а". Аналогично термин "третья область 20а" относится к области элемента 20, преобразующего длину волны, которая находится в непосредственном контакте со светоизлучающим элементом 10. Также термин "четвертая область 20b" относится к области элемента 20, преобразующего длину волны, которая примыкает к "третьей области 20а". Как описано выше, первая область 11а, имеющая неравномерное расположение атомов по сравнению со второй областью 11b, и третья область 20а, имеющая неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью 20b, соединены и находятся в непосредственном контакте друг с другом. Таким образом, образуется стык X, а вторая область 11b и четвертая область 20b соответственно расположены на определенном расстоянии от стыка X. В настоящем описании первая область 11а и вторая область 11b (третья область 20а и четвертая область 20b) примыкают друг к другу, но в случае, когда элементы, имеющие различную структуру, примыкают друг к другу, они не именуются первой областью и второй областью, как они упоминаются в настоящем изобретении. Например, в случае, когда светоизлучающий элемент со стороны поверхности имеет слой GaN и слой AlGaN, нельзя указать, что слой GaN является первой областью, а слой AlGaN является второй областью. То есть первая область 11а и вторая область 11b (третья область20а и четвертая область 20b) в настоящем описании преимущественно представляют собой единый элемент, но часть элемента именуется первой областью, а другая часть того же элемента именуется второй областью. Принадлежит ли часть конкретному элементу, можно определить, например, путем наблюдения на атомном уровне с использованием трансмиссионного электронного микроскопа высокого разрешения или путем сравнения структуры из элементного анализа.

Первая область 11а или третья область 20а или обе области предпочтительно являются аморфными. При таком устройстве напряжение между светоизлучающим элементом 10 и светопроводящим элементом 20 может быть дополнительно уменьшено.

Либо вторую область 11b, либо четвертую область 20b предпочтительно выполняют из поликристалла или монокристалла, более предпочтительно обе области выполняют из поликристалла или монокристалла. В настоящем случае более предпочтительным является монокристалл. В случае, когда вторая область 11b и/или четвертая область 20b выполнена из поликристалла или монокристалла (особенно из монокристалла), при непосредственном соединении второй области 11b с четвертой областью 20b имеет место тенденция к возникновению между ними напряжения, и в таком случае настоящий вариант осуществления особенно эффективен.

С точки зрения уменьшения напряжения предпочтительно, чтобы первая область 11а и третья область 20а были соответственно расположены в целом по всей площади стыка X. Нет необходимости говорить, что даже если область, в которой первая область 11а и третья область 20а непосредственно соединены, является частью стыка X, это тоже попадает под объем изобретения.

Первая область 11а и третья область 20а соответственно имеют толщину предпочтительно от 1 нм до 20 нм, более предпочтительно - от 2 нм до 10 нм. При таком устройстве может быть фактически получен эффект снижения напряжения, так что прочность сцепления может быть увеличена. Более того, выполнение первой области 11а и третьей области 20а с неравномерным расположением атомов может неблагоприятно повлиять на световую отдачу, но в описанных выше пределах толщина участка затухания света может быть в основном уменьшена, и, таким образом, могут быть снижены оптические потери.

Участок 11 светоизлучающего элемента 10, который находится в контакте со светопроводящим элементом, предпочтительно изготавливают из того же материала, что и светопроводящий элемент 20. Например, подложку 11 светоизлучающего элемента 10 изготавливают из сапфира, который может быть соединен со светопроводящим элементом 20, изготовленным из сапфира. Также возможно, что слой GaN открывают путем устранения подложки 11 из светоизлучающего элемента 10, и открытый участок соединяют со светопроводящим элементом, изготовленным из GaN. При таком устройстве из-за разницы в коэффициенте преломления может быть существенно подавлено отражение между поверхностями. Таким образом, может быть предотвращено поглощение света электродом и дополнительно увеличена световая отдача. Более того, подложка и опорный элемент могут быть изготовлены из тех же составляющих элементов, так что можно ожидать дополнительного увеличения прочности их сцепления.

Светоизлучающий элемент 10 не ограничен, может использоваться любой известный светоизлучающий элемент. Например, как показано на фиг.1, у светоизлучающего элемента 10 имеется подложка 11, многослойная полупроводниковая часть 12, расположенная на подложке 11, и n-электрод 13 и р-электрод 14 (р-электрод составлен из области 14а диффузии тока и опорного участка 14b), соответственно расположенные на той же стороне поверхности многослойной полупроводниковой части 12. Для подложки 11 может быть использован сапфир, GaN или что-то подобное. Для многослойной полупроводниковой части 12 может использоваться множество слоев нитридных полупроводников (AlXInYGal-X-YN (0≤Х≤1, 0≤Y≤1, 0≤X+Y≤1), включая n-слой или р-слой или подобное. Ввиду отдачи света предпочтительной является установка лицевой стороной вниз (перевернутый кристалл), при которой сторону светопроводящего элемента 20 используют в качестве наблюдаемой стороны.

Для электродов, расположенных на многослойной полупроводниковой части 12? может использоваться известный материал, такой как ITO, Ag и А1. Например, даже при использовании Ag, имеющего высокую отражательную способность, для области 14а диффузии тока, занимающего относительно большую площадь, часть света будет поглощена Ag, и, таким образом, невозможно отразить весь свет. С другой стороны, даже при использовании ITO, обладающего хорошими светопроводящими свойствами, для области 14а диффузии тока, часть света будет поглощена ITO, и, таким образом, невозможно отразить весь свет. По этой причине дополнительно предложен светопроводящий элемент 20, чтобы увеличить толщину светоизлучающего устройства, что позволяет увеличить световую отдачу. В случае, когда сторона светопроводящего элемента 20 является наблюдаемой стороной, предпочтительно использование отражающего электрода, такого как Ag, потому что свет может быть отдан эффективно.

В случае, когда сторона светопроводящего элемента 20 является наблюдаемой стороной, светопроводящему элементу 20 может быть придана выпуклая форма, так что он может выступать в качестве линзы. При таком устройстве линза, являющаяся светопроводящим элементом 20, расположена непосредственно на светоизлучающем элементе 10, так что свет от светоизлучающего элемента 10 может быть извлечен с высокой эффективностью.

В случае, когда сторона светопроводящего элемента 20 является наблюдаемой стороной, площадь светопроводящего элемента 20 с наблюдаемой стороны может быть больше, чем площадь стыка светоизлучающего элемента 10 и светопроводящего элемента 20, и, по меньшей мере, на наблюдаемой стороне светопроводящего элемента 20 может быть расположен слой флуоресцентного материала (не показан). При таком устройстве, по сравнению со случаем, когда отсутствует светопроводящий элемент 20, а слой флуоресцентного материала расположен на наблюдаемой стороне светоизлучающего элемента 10, может быть уменьшена оптическая плотность, излучаемая на слой флуоресцентного материала, так что может быть увеличен срок службы флуоресцентного материала.

Способ изготовления светоизлучающего устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения показан на фиг.3. Как показано на фиг.3, способ изготовления светоизлучающего устройства в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя следующие этапы: подготавливают светоизлучающий элемент 10 (см. фиг.3А), имеющий многослойную полупроводниковую часть 12, на которой соответственно расположены электроды 13 и 14, подготавливают светопроводящий элемент 20 (см. фиг.3А), который предпочтительно не содержит флуоресцентного материала и имеет в основном равномерный коэффициент преломления и отражательную способность, и непосредственно соединяют светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 (см. фиг.3В и фиг.3С) со стороны, противоположной той, на которой расположены электроды 13 и 14.

При таком устройстве толщина светоизлучающего элемента 10 может быть значительно увеличена толщиной светопроводящего элемента 10, и, таким образом, может быть изготовлено светоизлучающее устройство с увеличенной световой отдачей. Подробности такие же, что приведены выше, и их описание будет опущено.

В примере, показанном на фиг.3, электроды 13 и 14 соответственно расположены на многослойной полупроводниковой части 12 на этапе подготовки светоизлучающего элемента, но этап формирования электродов (не показан) может быть выполнен отдельно как другой вариант осуществления. То есть способ может включать в себя следующие этапы: подготавливают светоизлучающий элемент, имеющий многослойную полупроводниковую часть, подготавливают светопроводящий элемент, непосредственно соединяют светоизлучающий элемент и светопроводящий элемент и формируют электроды соответственно на многослойной полупроводниковой части со стороны, противоположной той, которая соединена со светопроводящим элементом. Невзирая на разделение этапа подготовки светоизлучающего элемента и этапа формирования электродов, по сути, может быть получен тот же результат, что описан выше.

Участок светоизлучающего элемента 10, который находится в контакте со светопроводящим элементом 20, предпочтительно выполняют из того же материала, что и светопроводящий элемент 20. При таком устройстве из-за разницы в коэффициенте преломления может быть существенно подавлено отражение между поверхностями, и, таким образом, может быть изготовлено светоизлучающее устройство с увеличенной световой отдачей. Более того, подложка и опорный элемент могут быть изготовлены из тех же составляющих элементов, так что можно ожидать дополнительного увеличения прочности их сцепления.

Технология, используемая для соединения светоизлучающего элемента 10 и светопроводящего элемента 20, не ограничена, и может использоваться технология термокомпрессионной сварки, технология соединения активированных поверхностей или подобная технология, при этом технология соединения активированных поверхностей является предпочтительной. При использовании технологии соединения активированных поверхностей светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 могут быть прочно соединены. Полагается, что при соединении активированных поверхностей в результате травления методом распыления образуется первая область 11а и третья область 20а, и обе комплексно поглощают напряжение между светоизлучающим элементом 10 и светопроводящим элементом 20 (см. фиг.2). Подробности такие же, как приведенные выше, и здесь повторяться не будут.

В настоящем варианте осуществления термин "технология соединения активированных поверхностей" относится к технологии, в соответствии с которой с использованием ионного пучка или плазмы выполняют травление методом распыления на поверхности соединения светоизлучающего элемента 10 и светопроводящего элемента 20, чтобы активировать обе поверхности, которые надо соединить, затем непосредственно соединяют светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 поверхностями соединения (см. фиг.3В и 3С). Первую область и третью область формируют путем травления методом распыления, которое выполняют, чтобы активировать поверхности.

В случае, когда аморфную первую область или третью область формируют на поверхности сапфира (монокристалл оксида алюминия) с использованием технологии соединения активированных поверхностей, в силу того, что эти области не выполнены из монокристалла, поверхность становится, если быть точным, аморфным оксидом алюминия вместо сапфира. Но в настоящем описании оксид алюминия, который не является монокристаллом или который является аморфным, также именуют просто как "сапфир".

В случае, когда светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 соединены с использованием технологии соединения активированных поверхностей, предпочтительно использовать светоизлучающий элемент 10в по отдельности, а не на пластине (в настоящем описании "светоизлучающим элементом" называется не только отдельный элемент, но также и элемент на пластине). То есть в общем, светоизлучающий элемент на пластине имеет свойства, такие, что пиковая длина волны и выход изменяются в зависимости от местоположения на пластине. Тем не менее, предпочтительными являются светоизлучающие элементы, полученные путем разделения пластины, потому что подходящим образом могут быть выбраны светоизлучающие элементы, имеющие одинаковые или схожие свойства.

Например, во-первых, каждый из подходящим образом выбранных светоизлучающих элементов располагают на одной самоклеящейся полоске, во-вторых, каждый из светоизлучающих элементов, расположенных на самоклеящейся полоске, и светопроводящий элемент в форме пластины соединяют с использованием технологии соединения активированных поверхностей (в настоящем описании "светоизлучающим элементом" называется не только отдельный элемент, но также и элемент на пластине), в-третьих, удаляют самоклеяющуюся полоску и, в-четвертых, при необходимости разделяют светопроводящий элемент, чтобы получить отдельные светоизлучающие устройства. Соединение разделенных по отдельности светоизлучающих элементов со светопроводящим элементом в виде пластины и дальнейшее разделение светопроводящего элемента на отдельные блоки позволяет более просто увеличить толщину светоизлучающих устройств. То есть разделение светоизлучающего элемента и светопроводящего элемента на отдельные блоки за один этап требует разделения, до некоторой степени, меньшей толщины. Но отдельные этапы разделения позволяют светоизлучающим устройствам иметь большую толщину.

С другой стороны, в случае, когда для светопроводящего элемента используют сапфир, а на одном этапе разделяют только участок сапфира, то необходимо, чтобы сапфир имел меньшую, до некоторой степени, толщину, чтобы его можно было разделить на отдельные блоки. По этой причине может использоваться сапфир толщиной от 200 мкм до 600 мкм, предпочтительно от 300 мкм до 500 мкм, более предпочтительно от 350 мкм до 450 мкм. Такое устройство облегчает разделение светопроводящего элемента, позволяя при этом светопроводящему элементу иметь достаточную толщину для увеличения световой отдачи.

В то же время нагревание светоизлучающего элемента может привести к износу электродов и/или светоизлучающего слоя, но технология соединения активированных поверхностей не обязательно требует нагревания. Таким образом, светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 могут быть соединены без ухудшения свойств светоизлучающего элемента. Хотя в соответствии с материалами и конструкцией электродов и материалом и конструкцией многослойной полупроводниковой части диапазон температур для реализации технологии соединения активированных поверхностей может составлять предпочтительно от 0°С до 300°С, более предпочтительно от 0°С до 200°С, еще более предпочтительно от 0°С до 100°С, еще более предпочтительно от 0°С до 50°С. При таком устройстве может быть достигнуто прочное соединение без ухудшения свойств светоизлучающего элемента.

В случае, когда используют технологию соединения активированных поверхностей, соединительные поверхности светоизлучающего элемента 10 и светопроводящего элемента 20 могут иметь шероховатость поверхности (Ra) 10 нм или меньше, более предпочтительно 5 нм или меньше и еще более предпочтительно 1 нм или меньше. Соответственно, светоизлучающий элемент 10 и светопроводящий элемент 20 могут быть легко и прочно соединены.

В случае, когда используют технологию соединения активированных поверхностей, предпочтительно, чтобы участок светоизлучающего элемента 10, который находится в контакте со светопроводящим элементом 20, был выполнен из сапфира или GaN и светопроводящий элемент 20 был выполнен из сапфира или GaN. И сапфир, и GaN легко обрабатываются для получения гладкой поверхности, что дополнительно облегчает применение технологии соединения активированных поверхностей.

Промышленная применимость

Светоизлучающее устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может использоваться, например, для осветительных устройств и устройств отображения.

Ссылочные позиции

10 светоизлучающий элемент

11 подложка

11а первая область

1lb вторая область

12 многослойная полупроводниковая

13 n-электрод

14 р-электрод

14а область диффузии тока

14b опорный участок

20 светопроводящий элемент

20а третья область

20b четвертая область

1. Светоизлучающее устройство, содержащее в указанном порядке: светопроводящий элемент;
светоизлучающий элемент, содержащий многослойную полупроводниковую часть; и
электроды, расположенные на многослойной полупроводниковой части;
при этом со стороны светопроводящего элемента светоизлучающий элемент содержит первую область и вторую область; а
светопроводящий элемент со стороны светоизлучающего элемента содержит третью область и четвертую область;
причем первая область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению со второй областью;
третья область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью и
первая область непосредственно соединена с третьей областью.

2. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором
светоизлучающий элемент содержит подложку, причем указанная подложка соединена со светопроводящим элементом.

3. Светоизлучающее устройство по п. 1 или 2, в котором первая область и/или третья область являются аморфными.

4. Светоизлучающее устройство по п. 1 или 2, в котором первая область и третья область являются аморфными.

5. Светоизлучающее устройство по п. 1 или 2, в котором первая область и третья область имеют толщину не менее 1 нм, но не более 20 нм.

6. Светоизлучающее устройство по п. 1 или 2, в котором первая область и третья область имеют толщину не менее 2 нм, но не более 10 нм.

7. Светоизлучающее устройство по п. 1 или 2, в котором часть светоизлучающего элемента, которая находится в контакте со светопроводящим элементом, выполнена из того же материала, что и светопроводящий элемент.

8. Способ изготовления светоизлучающего устройства, содержащий этапы, на которых: подготавливают светоизлучающий элемент, содержащий многослойную полупроводниковую часть, на которой расположены электроды;
подготавливают светопроводящий элемент; и
непосредственно соединяют светоизлучающий элемент и светопроводящий элемент со стороны, противоположной стороне, на которой расположены электроды.

9. Способ изготовления светоизлучающего устройства, содержащий этапы, на которых: подготавливают светоизлучающий элемент, содержащий многослойную полупроводниковую часть;
подготавливают светопроводящий элемент;
непосредственно соединяют светоизлучающий элемент и светопроводящий элемент; и
формируют электрод на многослойной полупроводниковой части со стороны, противоположной стороне, которая соединена со светопроводящим элементом.

10. Способ изготовления светоизлучающего устройства по п. 8, в котором часть светоизлучающего элемента, которая находится в контакте со светопроводящим элементом, выполнена из того же материала, что и светопроводящий элемент.

11. Способ изготовления светоизлучающего устройства по п. 9, в котором часть светоизлучающего элемента, которая находится в контакте со светопроводящим элементом, выполнена из того же материала, что и светопроводящий элемент.

12. Способ изготовления светоизлучающего устройства по любому из пп. 8-11, в котором светоизлучающий элемент и светопроводящий элемент соединяют с использованием технологии соединения активированных поверхностей.

13. Способ изготовления светоизлучающего устройства по п. 12, в котором температуру для реализации технологии соединения активированных поверхностей устанавливают не менее 0°C, но не более 300°C.

14. Способ изготовления светоизлучающего устройства по п. 12, в котором температуру для реализации технологии соединения активированных поверхностей устанавливают не менее 0°C, но не более 200°C.

15. Способ изготовления светоизлучающего устройства по п. 12, в котором температуру для реализации технологии соединения активированных поверхностей устанавливают не менее 0°C, но не более 100°C.

16. Способ изготовления светоизлучающего устройства по п. 12, в котором часть светоизлучающего элемента, которая находится в контакте со светопроводящим элементом, выполнена из сапфира или GaN и светопроводящий элемент выполнен из сапфира или GaN.



 

Похожие патенты:

Полупроводниковое светоизлучающее устройство содержит полупроводниковую структуру, содержащую светоизлучающий слой; люминесцентный материал, размещенный на пути света, излучаемого светоизлучающим слоем; и термоконтактный материал, размещенный в прозрачном материале; причем термоконтактный материал не производит конверсии длины волны света, излучаемого светоизлучающим слоем; термоконтактный материал имеет большую теплопроводность, чем теплопроводность прозрачного материала; термоконтактный материал размещен для рассеяния теплоты от люминесцентного материала; термоконтактный материал имеет медианный размер частиц больше чем 10 мкм; и коэффициент преломления термоконтактного материала отличается от коэффициента преломления прозрачного материала менее чем на 10% .

Изобретение относится к области оптики и касается способа визуализации двухмикронного лазерного излучения. Визуализация осуществляется путем облучения двухмикронным лазерным излучением образца, имеющего спектральную полосу поглощения, близкую к спектральной полосе лазерного излучения.

Изобретение относится к светоизлучающим диодам, содержащим эпитаксиальные структуры на основе нитридных соединений металлов III группы. Светоизлучающий диод содержит эпитаксиальную структуру на основе твердых растворов нитридов металлов третьей группы, включающую расположенные последовательно в направлении эпитаксиального роста слой n-типа проводимости, активный слой с p-n-переходом, слой p-типа проводимости, а также металлические контактные площадки к слою n-типа проводимости, размещенные в углублениях, сформированных в эпитаксиальной структуре на уровне слоя n-типа проводимости, при этом светоизлучающий диод содержит металлический p-контактный слой, предназначенный для использования его в качестве положительного электрода, нанесенный поверх слоя p-типа проводимости, изоляционный слой, покрывающий металлический p-контактный слой и внутреннюю боковую поверхность углублений, сформированных в эпитаксиальной структуре, и металлический p-контактный слой, предназначенный для использования его в качестве отрицательного электрода, покрывающий изоляционный слой и контактирующий с каждой металлической контактной площадкой к слою p-типа проводимости, согласно изобретению металлические контактные площадки к слою n-типа проводимости в горизонтальной плоскости сечения светоизлучающего диода имеют вид двух узких протяженных полос, каждая из которых расположена на периферии одной из половин указанного сечения и проходит вдоль большей части ее границы с отступом от нее, первый и второй концевые участки одной полосы расположены с зазором соответственно относительно первого и второго концевого участка второй полосы, при этом указанные полосы образуют фигуру, конфигурация которой соответствует конфигурации периметра светоизлучающего диода, имеющую разрыв в серединной ее части.

Светодиод белого свечения согласно изобретению содержит слой полупроводника n-типа, сформированный из полупроводникового твердого раствора GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>у>0.004), гетероструктуру с собственным типом проводимости, сформированную из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), сформированную поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) p-типа, сформированный на гетероструктуре GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) с собственным типом проводимости, завершающий тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs p-типа, где значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, плавно либо резко изменяются, одновременно либо по отдельности, в диапазонах 0.3>x>0 и 0.030>y>0.004, формируя тем самым варизонный полупроводниковый материал.
Изобретение относится к способам получения эмиссионных слоев, в частности для органических светоизлучающих диодов. Способ нанесения эмиссионного слоя органического светоизлучающего диода на подложку из стекла или полимера, покрытую слоем анода, включает получение раствора, содержащего люминофорсодержащее соединение и проводящий материал, и нанесение тонкой пленки из полученного раствора на упомянутую подложку.

Изобретение относится к осветительным устройствам, включающим в себя белые светоизлучающие диоды (СИД) на основе люминофоров. Технический результат - создание осветительного устройства, характеризующегося белым внешним видом в выключенном состоянии.

Изобретение относится к микроэлектронике, оптической и оптоэлектронной технике, устройствам полупроводниковых светодиодов. В устройстве полупроводникового светодиода, излучающего через рассеивающую поверхность прозрачной пластины и содержащего в ней светогенерирующую область, в соответствии с изобретением, на поверхности пластины в качестве рассеивателя закреплен слой прозрачных частиц с большим, чем у окружающей среды, показателем преломления и меньшим длины волны зазором между частицей и поверхностью.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение эффективности освещения.

Изобретения относятся к светотехнике и могут быть использованы при изготовлении светодиодных устройств для общего освещения. Композиция для получения оптически прозрачного материала содержит компоненты в следующих пропорциях: 100 вес.

Настоящее изобретение относится к способу получения галогендиалкоксидов индия (III) общей формулы InX(OR)2 с Х=F, Cl, Br, I и R = алкильный остаток, алкилоксиалкильный остаток.

В изобретении раскрыты светоизлучающее устройство и способ его изготовления. Светоизлучающее устройство содержит первый слой, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, при этом упомянутая верхняя поверхность содержит первый материал с первым типом проводимости и имеет множество углублений в по существу плоской поверхности, причем упомянутые верхняя и нижняя поверхности характеризуются расстоянием между ними, являющимся меньшим в упомянутых углублениях, чем в областях вне упомянутых углублений; активный слой, лежащий над упомянутой верхней поверхностью упомянутого первого слоя, при этом упомянутый активный слой способен генерировать свет, характеризуемый длиной волны, когда в нем рекомбинируют дырки и электроны; второй слой, содержащий второй материал с вторым типом проводимости, причем упомянутый второй слой содержит слой покрытия, имеющий верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, при этом упомянутая нижняя поверхность лежит над упомянутым активным слоем и соответствует по форме упомянутому активному слою, а в упомянутой верхней поверхности имеются выемки, которые заходят в упомянутые углубления; и подложку, на которой сформирован упомянутый первый слой, при этом упомянутая подложка имеет период кристаллической решетки, достаточно отличающийся от периода кристаллической решетки упомянутого первого материала, чтобы вызвать образование дислокаций в упомянутом первом слое, причем упомянутые углубления характеризуются нижней точкой, которая наиболее близка к упомянутой подложке, при этом упомянутые углубления расположены так, что упомянутая нижняя точка каждого из упомянутых углублений лежит на разной из упомянутых дислокаций. Изобретение обеспечивает повышение эффективности излучения. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Светодиод содержит подложку, светоизлучающую структуру, первый электрод, второй электрод. На подложке выполнен электропроводящий, прозрачный для излучаемого света U-образный подвес для светоизлучающей структуры. Подвес лежит на подложке одной ветвью и жестко связан с ней. Между ветвями в направлении от подложки выполнена жестко связанная с ветвями последовательность элементов. Элементы - изолирующий слой, первый электрод, слой, выполняющий функцию зеркала и теплоотвода, светоизлучающая структура. Изготавливают светодиод следующим образом. На подложке формируют многослойный пленочный элемент. При этом используют материалы, геометрию его слоев и встроенные механические напряжения, обеспечивающие получение светоизлучающей структуры и электропроводящего, прозрачного для излучаемого света U-образного подвеса. На стадии формирования пленочного элемента изготавливают последовательно слоевой ансамбль со встроенными механическими напряжениями, ансамбль слоев светоизлучающей структуры. В отношении последнего формируют два участка, расположенных друг относительно друга с зазором глубиной до слоевого ансамбля со встроенными механическими напряжениями. Получают участки пленочного элемента - соответствующий лежащей на подложке ветви, соответствующий ветви, связанной со светоизлучающей структурой, и соответствующий петле. На участке пленочного элемента, соответствующем лежащей на подложке ветви, формируют изолирующий слой, на котором изготавливают первый электрод. На участке пленочного элемента, соответствующем ветви, связанной со светоизлучающей структурой, изготавливают слой, выполняющий функцию зеркала и теплоотвода. Затем пленочный элемент частично отделяют от подложки, оставляя его связанным на участке пленочного элемента, соответствующем лежащей на подложке ветви. Производят трансформацию под действием встроенных механических напряжений слоевого ансамбля со встроенными механическими напряжениями в U-образный подвес с петлей и расположением получаемой светоизлучающей структуры между ветвями. При отделении осуществляют переворот ансамбля слоев светоизлучающей структуры со слоем, выполняющим функцию зеркала и теплоотвода, и размещение последнего в контакте с первым электродом с образованием жесткой связи. Изобретение обеспечивает повышение эффективности преобразования электрической энергии в световую и теплоотвода, возможность снижения размеров светодиодов и интеграции с другими оптоэлектронными приборами на одной подложке. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему материал (2) для преобразования первичного света (4) во вторичный свет (5), при этом материал (2) для преобразования содержит преобразующий фотолюминесцентный материал (15), который деградирует до непреобразующего фотолюминесцентного материала со временем, когда материал (2) для преобразования освещается первичным светом (4). Материал (2) для преобразования приспособлен так, что, когда материал (2) для преобразования освещается первичным светом (4), относительное снижение концентрации преобразующего фотолюминесцентного материала (15) в материале (2) для преобразования больше, чем относительное снижение интенсивности вторичного света (5). Это позволяет осветительному устройству обеспечивать лишь немного сниженную поглощательную способность для первичного света, даже если большая часть фотолюминесцентного материала обесцветилась, и, следовательно, более длительный срок эксплуатации, при одной и той же или немного сниженной интенсивности вторичного света. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано при изготовлении источников света, используемых в составе светотехнического оборудования для общего и местного наружного и внутреннего освещения. Техническим результатом является уменьшение осевых габаритов лампы и улучшение условий теплообмена между платой светодиодов и окружающей средой. Светодиодная лампа содержит выпуклый рассеиватель, плату со светодиодами, установленную с торцевой стороны полого радиатора, и средство соединения с цепью электропитания, размещенное в полости радиатора. Технический результат достигается за счет того, что в полости радиатора размещен тонкостенный цилиндр, выполненный из теплопроводного электроизоляционного материала. Между платой и упомянутым цилиндром с возможностью теплообмена установлена металлическая диафрагма, при этом на нижнем основании тонкостенного цилиндра выполнено средство соединения с цепью электропитания. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для разработок и производства высокоэффективных источников с управляемым спектром излучения. Источник излучения выполнен в виде двух тонких (менее 0,5 мм) пластин из термостойкого стекла, склеенных вакуумплотно по периметру, на которые нанесены пленочные электроды, на одной - прозрачный, на другой - отражающий. Между пластинами плотно к ним присоединена микроканальная пластина (МКП) с нанесенными не сплошным слоем на полупроводящую поверхность ее каналов нанопорошками люминофоров и эмиттера электронов. В МКП происходит эмиссия электронов, усиление их потока и катодолюминесценция (излучение). К пластине с прозрачным электродом с внешней от корпуса стороны присоединена съемная прозрачная пластина с нанесенным внутри нее или на ее поверхности нанопорошком материала со свойством спектрального преобразования излучения. Микроканалы МКП, имеющие длину L и диаметр w, наклонены под углом φ к линиям поля от приложенного между пленочных электродов постоянного или переменного напряжения V так, что действующее на участках канала напряжение, оцениваемое формулой V(w/L)tgφ, устанавливается в зависимости от свойств выбираемых люминофоров и эмиттера электронов. Изобретение обеспечивает расширение спектрального диапазона, управление спектральными характеристиками, повышение эффективности электронно-фотонных и электро-оптических преобразований. 4 ил.

Использование: для получения управляемой последовательности мощных лазерных импульсов. Сущность изобретения заключается в том, что лазер-тиристор содержит катодную область (1), включающую подложку n-типа проводимости (2), широкозонный слой n-типа проводимости (3), анодную область (4), включающую контактный слой p-типа проводимости (5), широкозонный слой p-типа проводимости (6), одновременно являющийся слоем оптического ограничения лазерной гетероструктуры и эмиттером, инжектирующим дырки в активную область (13), первую базовую область (7), слой p-типа проводимости (8), вторую базовую область (9), слой n-типа проводимости (10), волноводную область (12), оптический Фабри-Перо резонатор, образованный естественно сколотой гранью (14) с нанесенным просветляющим покрытием и естественно сколотой гранью (15), первый омический контакт (16), второй омический контакт (18), мезаканавку (19), третий омический контакт (20), при этом параметры материалов слоев первой и второй базовых областей удовлетворяют определенным выражениям. Технический результат: обеспечение возможности увеличения пиковой выходной оптической мощности и снижение амплитуды сигнала управления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полупроводниковая структура для фотопреобразующего и светоизлучающего устройств состоит из полупроводниковой подложки (1) с лицевой поверхностью, разориентированной от плоскости (100) на (0,5-10) градусов и, по меньшей мере, одного р-n перехода (2), включающего, по меньшей мере, один активный полупроводниковый слой (3), заключенный между двумя барьерными слоями (4) с шириной запрещенной зоны Eg0. Активный полупроводниковый слой (3) состоит из граничащих с барьерными слоями (4) и чередующихся в плоскости активного полупроводникового слоя (3) пространственных областей (5), (6) первого и второго типов. Пространственные области (5) первого типа имеют ширину запрещенной зоны Eg1<Eg0, a пространственные области (6) второго типа имеют ширину запрещенной зоны Eg2<Eg1. Полупроводниковая структура согласно изобретению обеспечивает увеличение эффективности фотопреобразующего и светоизлучающих приборов, при этом в фотопреобразующих устройствах увеличение эффективности происходит за счет увеличения фототока при распространении спектральной чувствительности в длинноволновую область, и обеспечения высокого уровня фотогенерации и разделения носителей заряда, а в светоизлучающих устройствах увеличение эффективности происходит за счет увеличения вероятности генерации фотонов и уменьшения вероятности безизлучательной рекомбинации посредством обеспечения высокой плотности областей, локализующих носители заряда в трех направлениях.10 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 пр.

Полупроводниковое светоизлучающее устройство согласно изобретению содержит многослойную подложку, которая содержит основу; и затравочный слой, связанный с основой; и полупроводниковую структуру, выращенную поверх затравочного слоя, причем полупроводниковая структура содержит светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа; при этом вариация показателя преломления в направлении, перпендикулярном направлению роста полупроводниковой структуры, находится между основой и светоизлучающим слоем. Также предложен способ изготовления светоизлучающего устройства. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик светоизлучающего устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к светодиодной технике и может быть использовано в устройствах автоблокировки на перегоне и на железнодорожных станциях. Устройство содержит печатную плату 1, линзу 2 с квадратным или круглым основанием 3, снабженную светоприемной полусферической поверхностью 4 и светоизлучающей асферической поверхностью 5, направляющие штыри 6, излучатель света 7 с присоединительными выводами, слой антибликового силикона 8, слой силикон-люминофорной композиции 9, слой корректирующего силиконового обрамления 10. Технический результат - увеличение осевой силы света с одновременно уменьшенной величиной силы света ложного сигнала. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Данный нитридный полупроводниковый ультрафиолетовый светоизлучающий элемент обеспечивается: базовой секцией структуры, которая включает в себя сапфировую подложку (0001) и слой AlN, сформированный на подложке; и секцией структуры светоизлучающего элемента, которая включает в себя слой покрытия n-типа полупроводникового слоя AlGaN n-типа, активный слой, имеющий полупроводниковый слой AlGaN, и слой покрытия p-типа полупроводникового слоя AlGaN p-типа, при этом упомянутый слой покрытия n-типа, активный слой и слой покрытия p-типа сформированы на базовой секции структуры. Плоскость (0001) подложки наклонена под углом наклона, равным 0,6-3,0°, и мольная доля AlN слоя покрытия n-типа равняется 50% или более. Изобретение обеспечивает возможность улучшить качество кристалла основанного на AlGaN полупроводникового слоя, сформированного на сапфировой подложке (0001), посредством оптимизации угла наклона, и увеличить светоизлучающий выход нитридного полупроводникового ультрафиолетового светоизлучающего элемента. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Предложено светоизлучающее устройство, способное снизить затухание света в элементе и имеющее высокую световую отдачу, и способ изготовления светоизлучающего устройства. Светоизлучающее устройство содержит светоизлучающий элемент, имеющий светопроводящий элемент и многослойную полупроводниковую часть, электроды, расположенные на многослойной полупроводниковой части в этом порядке. Светоизлучающий элемент содержит первую область и вторую область со стороны светопроводящего элемента. Светопроводящий элемент содержит третью область и четвертую область со стороны светоизлучающего элемента. Первая область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению со второй областью. Третья область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью. Первая область непосредственно соединена с третьей областью. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх