CN102197499A - 具有改善的单色性的光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了发光***。所述发光***包括LED，所述LED发射第一波长的光，并且包括下述图案，所述图案增强从所述LED的顶部表面发射光，并且抑制从所述LED的一个或多个侧面发射光。所述发光***还包括含有II-VI势阱的再发射半导体构造。所述再发射半导体构造接收离开所述LED的所述第一波长的光，并且将所述接收的光的至少一部分转换为第二波长的光。离开所述发光***的所述第二波长的所有光的整体发光强度为离开所述发光***的所述第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。
Description
技术领域
本发明整体涉及半导体发光设备。本发明尤其适用于单色半导体发光设备。
背景技术
单色发光二极管(LED)在例如照明之类的光学应用中正变得日益重要。此类应用的一个实例是用在显示器的背向照明中，例如计算机显示器和电视机的液晶显示器(LCD)。波长转换型发光二极管越来越多地用于需要单色光的应用中，所述单色光通常并非由LED产生、或并非由LED有效地产生。一些已知的发光设备包括发射(例如)蓝光的光源(例如LED)以及将蓝光转换为(例如)红光的光转换层。然而，在这些已知设备中，未转换的蓝光中的一些漏出并且与红光混合，从而导致非单色光。此外，这些已知发光设备的光谱特性随方向而变化。
发明内容
本发明整体涉及半导体发光设备。在一个实施例中，发光***包括发射第一波长的光的LED。所发射的第一波长的光的主要部分从LED中最小横向尺寸为Wmin的顶部表面离开LED。所发射的第一波长的光的剩余部分从LED中最大边缘厚度为Tmax的一个或多个侧面离开LED。Wmin/Tmax之比为至少30。发光***还包括含有半导体势阱的再发射半导体构造。再发射半导体构造接收从顶部表面离开LED的第一波长的光，并且将所接收光的至少一部分转换为第二波长的光。离开发光***的第二波长的所有光的整体发光强度为离开发光***的第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。在一些情况下，由发光***沿第一方向发射的光具有第一组颜色坐标，并且由发光***沿第二方向发射的光具有与第一组颜色坐标基本上相同的第二组颜色坐标。第一方向和第二方向之间的角度为不小于20度。在一些情况下，第一组颜色坐标为u1’和v1’且第二组颜色坐标为u2’和v2’，并且u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01。在一些情况下，顶部表面为长度为L、宽度为W的矩形，其中宽度为顶部表面的最小横向尺寸。在一些情况下，再发射半导体构造将所接收光的至少20％转换为第二波长的光。
在另一个实施例中，发光***包括LED，所述LED发射第一波长的光，并且包括下述图案，所述图案增强从所述LED的顶部表面发射光，并且抑制从所述LED的一个或多个侧面发射光。发光***还包括再发射半导体构造，所述再发射半导体构造包括II-VI势阱，并且接收离开LED的第一波长的光，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长的光。离开发光***的第二波长的所有光的整体发光强度为离开发光***的第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。在一些情况下，图案为周期性图案。在一些情况下，图案为非周期性图案。在一些情况下，图案为准周期性图案。在一些情况下，LED具有一层或多层，并且图案包括位于一些层中的厚度图案。在一些情况下，LED内的势阱具有图案。在一些情况下，离开LED并且由再发射半导体构造接收的第一波长的光的大部分通过LED的顶部表面离开LED。在一些情况下，由发光***沿第一方向发射的光具有第一组颜色坐标，并且由发光***沿第二方向发射的光具有与第一组颜色坐标基本上相同的第二组颜色坐标。在这种情况下，第一方向和第二方向之间的角度为不小于20度。在一些情况下，第一组颜色坐标为u1’和v1’且第二组颜色坐标为u2’和v2’，其中u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01。
在另一个实施例中，发光***包括电致发光设备，所述电致发光设备发射第一波长的光，并且具有下述形状，所述形状增强从电致发光设备的顶部表面发射光，并且抑制从电致发光设备的一个或多个侧面发射光。发光***还包括再发射半导体构造，所述再发射半导体构造包括II-VI势阱，并且接收从顶部表面离开电致发光设备的第一波长的光，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长的光。离开发光***的第二波长的所有光的整体发光强度为离开发光***的第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。在一些情况下，电致发光设备的形状为使得在电致发光设备内朝电致发光设备的侧面传播的第一波长的光的大部分被重新导向到顶部表面。在一些情况下，电致发光设备具有第一侧面和不平行于第一侧面的第二侧面。在一些情况下，电致发光设备在垂直于顶部表面的平面内具有大致梯形的横截面。在一些情况下，II-VI势阱包括Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe。
在另一个实施例中，发光***包括电致发光设备，所述电致发光设备从其顶部表面发射第一波长的光。发光***还包括邻近电致发光设备的侧面的构造，所述构造用于阻挡应当以其它方式离开侧面的第一波长的光。发光***还包括再发射半导体构造，所述再发射半导体构造包括II-VI势阱，并且接收离开电致发光设备的第一波长的光，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长的光。离开发光***的第二波长的所有光的整体发光强度为离开发光***的第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。在一些情况下，邻近电致发光设备的侧面的用于阻挡第一波长的光的构造主要通过吸收光来阻挡光。在一些情况下，邻近电致发光设备的侧面的用于阻挡第一波长的光的构造主要通过反射光来阻挡光。在一些情况下，邻近电致发光设备的侧面的构造阻挡第一波长的光，但不阻挡在电磁波谱的可见光范围内的其他波长的光。在一些情况下，该构造为电绝缘的，并且直接接触电致发光设备的至少一个电极。在一些情况下，该构造还阻挡应当以其它方式离开再发射半导体构造的侧面的第一波长或第二波长的光。在一些情况下，离开电致发光设备并且由再发射半导体构造接收的第一波长的光的大部分通过电致发光设备的顶部表面离开电致发光设备。在一些情况下，发光***还包括该构造和邻近该构造的侧面之间的中间区域。
在另一个实施例中，发光***包括反射第一波长λ1的光的光反射器。发光***还包括设置在光反射器上并且发射第一波长的光的电致发光设备。电致发光设备具有用于产生第一波长的光子的有源区域。有源区域和光反射器之间的距离为使得光从电致发光设备的顶部表面的发射得到增强，并且使得光从电致发光设备的一个或多个侧面的发射得到抑制。发光***还包括再发射半导体构造，所述再发射半导体构造包括II-VI势阱，并且接收从顶部表面离开电致发光设备的第一波长的光，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长的光。离开发光***的第二波长的所有光的整体发光强度为离开发光***的第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。在一些情况下，光反射器包含金属。在一些情况下，光反射器包括布拉格反射器。在一些情况下，光反射器能够在整个LED上横向地扩散电流。在一些情况下，有源区域和光反射器之间的距离在约0.6λ1至约1.4λ1的范围内。在一些情况下，此距离在约0.6λ1至约0.8λ1的范围内。在一些情况下，此距离在约1.2λ1至约1.4λ1的范围内。在一些情况下，由发光***沿第一方向发射的光具有第一组颜色坐标，并且由发光***沿第二方向发射的光具有与第一组颜色坐标基本上相同的第二组颜色坐标。在这种情况下，第一方向和第二方向之间的角度为不小于20度。在一些情况下，第一组颜色坐标为u1’和v1’且第二组颜色坐标为u2’和v2’，并且u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01。
附图说明
结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本发明，其中：
图1为发光***的示意性侧视图；
图2为沿不同的示例性方向发射光的发光***的示意性侧视图；
图3为再发射构造的示意性侧视图；
图4为另一个发光***的示意性侧视图；
图5为在不同位置处具有图案的发光二极管(LED)的示意性侧视图；
图6A和图6B分别为矩形图案和三角形图案的示意性俯视图；
图7为另一个发光***的示意性侧视图；
图8为另一个发光***的示意性侧视图；
图9为另一个发光***的示意性侧视图；
图10为发光***的示意性俯视图，其中在发光***的光阻挡构造和侧面之间具有中间区域；
图11为发光***的输出光谱随波长变化的图线；
图12为发光***的输出光百分比随传播方向变化的图线；并且
图13为另一个发光***的示意性侧视图。
多个图中使用的相同附图标记指代具有相同或相似性能和功能的相同或相似元件。
具体实施方式
本专利申请公开了半导体发光设备，所述半导体发光设备包括半导体光源和一个或多个波长转换器，其中转换器可为半导体波长转换器。具体地讲，本发明所公开的设备为单色的，这意味着所发射光的光谱分布具有对应于发射波长的单峰以及小的半峰值全谱宽(FWHM)。在这种情况下，FWHM可为小于约50nm、或小于约10nm、或小于约5nm、或小于约1nm。在一些情况下，半导体光源的波长λ1的范围可为约350nm至约650nm、或约350nm至约600nm、或约350nm至约550nm、或约350nm至约500nm、或约350nm至约450nm。例如，波长λ1可为约365nm或约405nm。
本发明所公开的一些设备对于沿不同方向发射的光具有基本上相同的光谱特性。例如，对于沿不同方向离开设备的光而言，所发射光的颜色坐标可为基本上相同的。本发明所公开的一些单色设备采用发光二极管(LED)和光转换器(例如荧光体或半导体光转换势阱或量子阱)。本发明所公开的设备可显示随发射方向变化的改善的光谱稳定性。
本发明所公开的一些设备具有来自相同的半导体族(例如III-V半导体族)的光源和光转换层。在这种情况下，可能可行的是将例如III-V波长转换器整体地直接生长和制造到III-V光源(例如III-V LED)上。然而，在一些情况下，能够以高转换效率和/或其他理想特性发射所需波长的光的波长转换器可来自下述半导体族，所述半导体族不同于LED所属的半导体族。在这种情况下，以高品质将一个元件生长到另一元件上也许不可以或不可行的。例如，高效率稳定波长转换器可来自II-VI族，而光源(例如LED)可来自III-V族。在这种情况下，可采用多种方法将光转换器附接到光源。一些此类方法描述于2007年12月10日提交的美国专利申请序列号61/012608中，该专利全文以引用方式并入本文。
在一些应用中，可能期望的是具有发射所需单个波长(例如绿光波长)的光的光源。然而在这种应用中，小型且有效的光源可能不可用。在这种应用中，可有利地使用本专利申请中所公开的设备，其中所述设备可包括发射不同于(例如小于)所需波长的单个波长的光的单色III-V LED以及用于将所发射光转换(例如降频转换)成所需单个波长的有效的II-VI势阱。除了改善的单色性之外，本专利申请中所公开的设备还可具有其他潜在优点，例如转换效率高、制备成本低和/或尺寸小。如本文所用，降频转换是指所转换光的光子能量小于未转换光或入射光的光子能量。即，所转换光的波长为大于入射光的波长。
在一些情况下，本发明所公开的发光设备可通过形成像素大小的光源的阵列而用于制备像素化显示器。在这种情况下，所显示图像可具有随发射或观看方向不变化或变化极小的光谱特性。
在一些情况下，本专利申请中所公开的发光设备的阵列可用在照明***(例如自适应照明***)中，以用在例如投影***或其他光学***中。
图1为示意性的发光***100，该发光***100包括：基底105；底部电极110，其设置在基底上；LED 120，其发射第一波长λ1的光，并且与底部电极进行电接触；再发射构造140，其设置在LED上，以用于将LED所发射的波长为λ1的光的至少一部分转换为波长λ2较长的光；任选粘结层130，其用于将再发射构造附接至LED；顶部电极112，其与LED电接触；和电源180，其用于向连接至具有各自的电导线116和114的电极110和112的LED供电。
LED 120为基本上单色LED，其发射第一峰值波长λ1且具有小的半峰值全谱宽(FWHM)的光160。例如，FWHM可为小于约50nm、或小于约30nm、或小于约15nm、或小于约10nm、或小于约5nm、或小于约1nm。
LED 120具有有源顶部或发射表面128，所述有源顶部或发射表面可具有在应用中可能理想的和/或可用的任何形状，其中有源顶部表面是指LED通过顶部表面发射的光基本上覆盖整个顶部表面。顶部表面128的最小横向尺寸为Wmin。例如，发射表面128可为方形，在这种情况下，最小横向尺寸Wmin为等于此方形的宽度。又如，顶部表面可为长度为L、宽度为小于L的W的矩形，在这种情况下，顶部表面的最小横向尺寸Wmin为W。在这种情况下，宽度W的范围可为约50μm至约1000μm、或约100μm至约600μm、或约200μm至约500μm。在一些情况下，W可为约250μm、或约300μm、或约350μm、或约4000μm、或约4500μm。在一些情况下，宽度W的范围可为约1μm至约50μm、或约1μm至约40μm、或约1μm至约30μm。
长度L的范围可为约500μm至约3000μm、或约700μm至约2500μm、或约900μm至约2000μm、或约1000μm至约2000μm。在一些情况下，L可为约1100μm、或约1200μm、或约1500μm、或约1700μm、或约1900μm。又如，顶部表面可为直径为D的圆形，在这种情况下，顶部表面的最小横向尺寸Wmin为D。
在一些情况下，可修改LED 120的有源顶部或发射表面128，以限定新的有源顶部表面。例如，可利用(例如)不透明涂层来选择性地图案化LED的有源顶部表面，以限定新的有源顶部表面。通常，有源顶部表面为LED的主要发射或离开区域，所发射光线通过该区域离开LED射向再发射构造140。在这种情况下，所发射光线基本上从整个顶部表面离开LED。
通常，LED发射的光可沿不同的方向传播。在一些情况下，不同的发射光线可沿不同的方向传播。在一些情况下，初始沿给定方向传播的发射光线可由于(例如)通过(例如)LED的内表面的反射或散射而改变方向。在一些情况下，一些光线(例如光线160A、160B和160C)可以沿向上的方向传播，并且离开顶部表面128射向再发射构造140。一些其他的光线可以沿不同的方向传播，并且从除顶部表面128之外的区域离开LED。例如，光线160D从LED的第一侧面122离开LED，并且光线160E从LED的第二侧面124离开LED。在一些情况下，这种光线不进入再发射构造140，因此不能转换为波长为λ2的光。然而，这些光线最终可作为输出光束的一部分离开发光***100，在这种情况下，输出光束可具有波长为λ1和λ2的光。在一些情况下，发光***100漏出的波长为λ1的任何光沿某些方向、而非所有方向传播。在这种情况下，该***的输出光沿不同的方向可具有不同的光谱特性，例如不同的颜色。
在一些情况下，所发射的第一波长的光的主要部分从有源顶部表面128离开LED 120成为射向再发射构造140的波长为λ1的光160。在这种情况下，离开LED的波长为λ1的光的至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％穿过顶部表面射向再发射构造140。所发射的第一波长的光的剩余部分(即，不是通过顶部表面128离开LED的光)从(例如)LED的一个或多个侧面(例如LED的侧面122和124)离开LED。
LED的侧面(包括(例如)侧面122)限定了最大高度为Tmax的最大离开或透光孔，第一波长λ1的光可通过所述最大离开或透光孔离开LED。通常，Tmax对应于LED中在λ1下为至少基本上光学透明的各个层的厚度之和。在一些情况下，Tmax对应于LED中的所有半导体层的厚度之和。在一些情况下，Tmax对应于LED中除去在λ1不透明的边缘部分的最大边缘厚度。在一些情况下，Tmax的范围为约1μm至约1000μm、或约2μm至约500μm、或约3μm至约400μm。在一些情况下，Tmax为约4μm、或约10μm、或约20μm、或约50μm、或约100μm、或约200μm、或约300μm。在一些情况下，Wmin/Tmax之比为足够大，从而离开LED的波长为λ1的光的主要部分通过顶部表面128离开，并且较少的剩余部分通过LED的其他区域(例如侧面)离开。例如，在这种情况下，Wmin/Tmax之比为至少约30、或至少约40、或至少约50、或至少约70、或至少约100、或至少约200、或至少约500。
再发射构造140接收从LED的顶部表面128离开LED 120的第一波长(λ1)的光，并且将所接收光的至少一部分降频转换为基本上单色的光170，所述光170具有第二峰值波长λ2且半峰值全谱宽(FWHM)为小于约50nm、或小于约30nm、或小于约15nm、或小于约10nm、或小于约5nm、或小于约1nm。如图1中示意性所示，再发射构造将波长为λ1的光线160A的至少一部分转换成波长为λ2的光线170A、将波长为λ1的光线160B的至少一部分转换为波长为λ2的光线170B、并且将波长为λ1的光线160C的至少一部分转换为波长为λ2的光线170C，但通常被转换光线可沿不同于对应入射光线方向的方向传播。例如，入射光线160A可沿如图1中示意性所示的y轴传播，并且被转换光线170A可沿(例如)x轴或x轴和y轴之间某处的方向传播。
在一些情况下，光线(例如光线160B)的一部分可能未被再发射构造转换。在这种情况下，波长为λ1的未转换光的至少一部分可通过再发射构造的有源顶部或发射表面148而透射穿过再发射构造140成为光160B’。在一些情况下，再发射构造140将其从LED 120接收的第一波长的光的至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％转换为第二波长的光。
在示例性的发光***100中，光170从再发射构造的有源顶部表面离开发光***，但在一些情况下，所转换光中的一些可以从除顶部表面148之外的位置逸出发光***。例如，一些被转换光线(未明确地示于图1中)可以从再发射构造的一个或多个侧面离开发光***。又如，一些被转换光线可以在(例如)从发光***的内表面经历一次或多次反射之后通过LED 120的侧面122和124离开发光***。
通常，再发射构造140可包括能够将光160的至少一部分转换为光170的任何构造或材料。例如，再发射构造140可包括荧光体、荧光染料、例如聚芴之类的共轭发光有机材料、或光致发光半导体层。可以用在再发射构造140中的示例性荧光体包括硫化镓酸锶、掺杂GaN、铜活化硫化锌、和银活化硫化锌。其他可用的荧光体包括掺杂YAG、硅酸盐、氮氧化硅、氮化硅、和基于铝酸盐的荧光体。这类荧光体的实例包括Ce:YAG、SrSiON:Eu、SrBaSiO:Eu、SrSiN:Eu、和BaSrSiN:Eu。
在一些情况下，再发射构造140可包括例如Ce:YAG板条之类的荧光板。Ce:YAG板条的制备方式可为(例如)在高温和高压下烧结Ce:YAG荧光体粒子来形成基本上光学透明的且不散射的板条，如在(例如)美国专利No.7,361,938中所描述。
在一些情况下，再发射构造140可包括势阱、量子阱、量子线、量子点、或多种或多个上述物质。与(例如)有机材料相比，例如无机半导体势阱和量子阱之类的无机势阱和量子阱通常具有增强的光转换效率，并且由于不太易受例如水分之类的环境因素的影响而较为可靠。此外，无机势阱和量子阱往往会具有较窄的输出光谱，从而导致(例如)改善的色域。
如本文所用，势阱是指被设计为仅在一个维度上限制载流子的多层半导体结构中的半导体层，其中所述半导体层具有低于周围层的导带能和/或高于周围层的价带能。量子阱通常是指足够薄从而量子化效应增加用于阱中电子-空穴对复合的能量的势阱。量子阱的厚度通常为约100nm或更小、或约10nm或更小。量子线沿两个正交的方向提供载流子限制，并且通常沿每一个载流子限制方向的厚度为约100nm或更小、或约10nm或更小。量子点沿三个互相正交的方向提供载流子限制，并且通常最大尺寸为约100nm或更小、或约10nm或更小。
在一些情况下，LED 120具有含一个或多个峰的发射光谱且波长λ1为发射峰中的一个的波长。在一些情况下，LED 120发射基本上单一波长λ1的光，这意味着所发射光谱具有λ1处的窄峰以及小的半峰值全谱宽(FWHM)。在这种情况下，FWHM可为小于约50nm、或小于约10nm、或小于约5nm、或小于约1nm。在一些情况下，LED光源可为III-V LED光源。在一些情况下，LED光源可由激光二极管光源(例如III-V激光二极管光源)代替。在一些情况下，泵浦波长λ1为约350nm和约500nm之间。例如，在这种情况下，λ1可为约405nm。
在一些情况下，离开发光***100的光为基本上单色的，这意味着离开的光为基本上第二波长λ2的光，并且包括少量或不包括第一波长的光。在这种情况下，离开发光***100的第二波长λ2的所有光的整体或总发光强度为离开发光***的第一波长λ1的所有光的整体或总发光强度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。发光***100的整体发光强度可通过累计该***在一个或多个波长下在所有发射角度和方向上(在一些情况下可为4π平方弧度或4π立体弧度)的输出强度来确定。
在一些情况下，沿不同方向离开发光***100的光可具有不同的光谱特性，例如颜色。例如，沿不同方向传播的光可具有不同比例的第一波长的光和第二波长的光。例如，图2示意性地示出了沿第一方向210(y轴)发射光220以及基本上沿不同的第二方向240发射光230的发光***100。在一些情况下，光220和230可具有不同的光谱特性。例如，光220与光230相比可具有较高的第二波长含量。在一些情况下，例如当Wmin/Tmax之比为足够大时，光220和230可具有基本上相同的光谱特性。例如，在一些情况下，光220可具有颜色坐标为x1和y1的第一颜色C1，并且光230可具有颜色坐标为x2和y2的第二颜色C2，其中颜色C1和C2基本上相同。在这种情况下，x1和x2之间以及y1和y2之间的差值中的每一个的绝对值为不超过约0.01、或不超过约0.005、或不超过约0.002、或不超过约0.001、或不超过约0.0005。
在一些情况下，第一方向210和第二方向240之间的角度θ为分别不小于约10度、或不小于约15度、或不小于约20度、或不小于约25度、或不小于约30度、或不小于约35度、或不小于约40度、或不小于约45度、或不小于约50度、或不小于约55度、或不小于约60度、或不小于约65度、或不小于约70度。
通常，LED 120可为能够发射所需波长的光的任何LED。例如，在一些情况下，LED 120可为发射紫外光、紫光或蓝光的LED。在一些情况下，LED 120可包括一层或多层p型和/或n型半导体层、一层或多层有源层(可包括一个或多个势阱和/或量子阱)、缓冲层、基底层、和覆盖层。
在一些情况下，LED 120可为III-V半导体LED，并且可包括AlGaInN半导体合金。例如，LED 120可为GaN基LED。在一些情况下，LED 120的发射光谱(例如色谱)可基本上独立于由电源180施加给LED的输入激励信号的大小或数值。例如，在一些情况下(例如当LED 120为GaN基LED时)，当电源180的激励信号或输出从激励信号的最大额定值的约50％改变至约100％时，由LED 120发射的波长为λ1的光160的颜色坐标x1和y1中的每一个改变不超过约1％、或不超过约0.5％、或不超过约0.1％。
在一些情况下(例如当LED 120为GaN基LED，并且再发射构造140包括一个或多个II-VI势阱时)，当电源180的激励信号或输出从激励信号的最大额定值的约50％改变至约100％时，波长为λ2的光170的颜色坐标x2和y2中的每一个改变不超过约1％、或不超过约0.5％、或不超过约0.1％。
在一些情况下，通过吸收第一波长的光的至少一部分，并且将所吸收光的至少一部分再发射为第二波长的光，再发射构造140将第一波长λ1的入射光160的至少一部分转换为波长为λ2的输出光170，其中第二波长λ2大于第一波长λ1。例如，在一些情况下，第一波长λ1为UV、紫色、或蓝色，并且第二波长λ2为蓝色、绿色、黄色、琥珀色、或红色。
图3为可包括在类似于再发射构造140的再发射构造340中的各个示例性层的示意图。具体地讲，再发射构造340包括各自的第一窗口320和第二窗口360、各自的第一吸光层330和第二吸光层350、以及势阱370。
在一些情况下，势阱370为跃迁能量Epw小于由LED 120发射的光子的能量E1的II-VI半导体势阱。通常，势阱370的跃迁能量基本上等于势阱或量子阱再发射的光子的能量E2。
在一些情况下，势阱370可包括以化合物ZnSe、CdSe、和MgSe作为合金的三种组分的CdMgZnSe合金。在一些情况下，合金中可能不存在Cd、Mg和Zn中的一种或多种，特别是Mg。例如，势阱370可包括能够再发射红光的Cd0.70Zn0.30Se量子阱、或能够再发射绿光的Cd0.33Zn0.67Se量子阱。又如，势阱370可包括Cd、Zn、Se和可任选的Mg的合金，在这种情况下，合金系可由Cd(Mg)ZnSe表示。又如，势阱370可包括Cd、Mg、Se和可任选的Zn的合金。在一些情况下，势阱可包括ZnSeTe。在一些情况下，量子阱370的厚度在约1nm至约100nm、或约2nm至约35nm的范围内。
通常，势阱370可具有任何导带和/或价带分布。示例性的分布描述于(例如)美国专利申请No.60/893804中，该专利全文以引用方式并入本文。
在一些情况下，势阱370可为n掺杂的或p掺杂的，其中掺杂可通过任何合适的方法和通过添加任何合适的掺杂物而实现。在一些情况下，LED 120和再发射构造340可来自两个不同的半导体族。例如，在这种情况下，LED 120可为III-V半导体设备，并且再发射构造340可为II-VI势阱。在一些情况下，LED 120可包括AlGaInN半导体合金，并且再发射构造340可包括Cd(Mg)ZnSe半导体合金，其中括号内的材料为可选材料。
示例性的再发射构造340包括一个势阱。在一些情况下，再发射构造340可具有多个势阱。例如，在这种情况下，再发射构造340可具有至少2个势阱、或至少5个势阱、或至少10个势阱。在一些情况下，再发射构造340可具有至少两个势阱、或至少三个势阱、或至少四个势阱，并且势阱中的至少一些具有不同的跃迁能量。
在一些情况下，势阱370基本上吸收第一波长λ1的光。例如，在这种情况下，势阱370吸收进入该势阱的第一波长λ1的光的至少30％、或至少40％、或至少50％。在一些情况下，势阱370在第一波长λ1下为基本上可透射光。例如，在这种情况下，势阱370透射进入该势阱的第一波长λ1的光的至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％。
在一些情况下，再发射构造340包括至少一层II-VI化合物。例如，在这种情况下，再发射构造340可包括一个或多个II-VI势阱，所述势阱能够将LED 120发射的光(例如紫外光、紫光、或蓝光)的至少一部分转换为波长较长的光，例如绿光或红光。
第一吸光层330和第二吸光层350靠近势阱370，以有助于吸收LED 120发射的光。在一些情况下，吸光层包括一种或多种材料，从而所述一种或多种材料内的光生载流子可有效地扩散至势阱。在一些情况下，吸光层可包括半导体，例如无机半导体，例如II-VI半导体。例如，吸光层330和350中的至少一层可包括Cd(Mg)ZnSe半导体合金。
在一些情况下，吸光层具有比LED 120发射的光子的能量低的带隙能量。在这种情况下，吸光层可强力吸收光源发射的光。例如，在这种情况下，再发射构造340中的吸光层可吸收从LED 120进入再发射构造340的第一波长λ1的入射光的至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％。在一些情况下，吸光层具有比势阱370的跃迁能量高的带隙能量。在这种情况下，吸光层对于由势阱再发射的光为基本上光学透明的。例如，在这种情况下，再发射构造340中的吸光层可透射由势阱370发射的第二波长λ2的光的至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％。
在一些情况下，吸光层330和350中的至少一层可毗邻势阱370，这意味着可在吸光层和势阱之间设置一层或少许几层中间层。在一些情况下，吸光层330和350中的至少一层可紧邻势阱370，这意味着在吸光层和势阱之间没有设置中间层。
示例性的再发射构造340包括两层吸光层330和350。通常，光转换层可不具有、具有一层、两层或更多层吸光层。通常，吸光层足够靠近势阱370，从而吸光层内的光生载流子有扩散到势阱的适当机会。在一些情况下，例如当再发射构造340不包括或包括不足数量的吸光层时，再发射构造中的势阱可显著吸收第一波长λ1的光。
第一窗口320和第二窗口360主要设计用来提供屏障，从而吸光层中例如电子-空穴对之类的光生载流子没有或具有很小的机会扩散或者说是迁移到再发射构造340的游离的或外部的表面，例如表面322。例如，第一窗口320设计用于至少部分地防止在第一吸光层330中因吸收LED 120发射的光而产生的载流子扩散到表面322，所述载流子可在该表面处非辐射性地复合。在一些情况下，窗口320和360具有比LED 120发射的光子的能量高的带隙能量。在这种情况下，窗口320和360对于由LED 120发射的光以及由势阱370再发射的光为基本上光学透明的。例如，在这种情况下，窗口320和360在第一波长λ1或第二波长λ2下的光学透射率为至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％。
图3中的示例性再发射构造340包括两个窗口。通常，光转换层可没有窗口，或具有一个、两个或更多个窗口。例如，在一些情况下，再发射构造340可具有设置在LED 120和势阱370之间、或LED 120和吸光层330之间的单个窗口。
在一些情况下，再发射构造340中的两层相邻层之间的界面位置可以是清晰的或明显的界面。在一些情况下，例如当层内的材料组成随着沿厚度方向的距离而变化时，两层相邻层之间的界面可能不清晰，并且可能是(例如)渐变界面。例如，在一些情况下，第一吸光层330和第一窗口320可具有相同的材料组分，但具有不同的材料浓度。在这种情况下，吸光层的材料组成可以逐渐变化为窗口层的材料组成，从而导致两层之间的渐变界面。例如，在两层均包括Mg的情况下，Mg的浓度可在从吸光层逐渐过渡到窗口时增大。
示例性的再发射构造340包括位于两层吸光层330和350之间的单个势阱370。通常，再发射构造340可具有一个或多个势阱。在一些情况下，再发射构造340中的势阱设置在具有较大带隙能量的两层之间并与它们紧邻，其中所述两层中的至少一层显著吸收第一波长λ1的光。
在一些情况下，再发射构造340可包括除图3中明确示出的那些之外的层。例如，再发射构造340可包括应变补偿层(例如II-VI应变补偿层)，以用于补偿或减轻再发射构造340中的应变。应变补偿层可(例如)设置在势阱370与第一吸光层330和/或第二吸光层350之间。应变补偿层可包括(例如)ZnSSe和/或BeZnSe。
重新参考图1，基底105可包括可能适用于应用中的任何材料。例如，基底105可以包括Si、Ge、GaAs、GaN、InP、兰宝石、SiC和ZnSe或可由它们制成。在一些情况下，基底105可为Si基底、GaN基底、或SiC基底。在一些情况下，基底105可以为n掺杂的、p掺杂的、绝缘的、或半绝缘的，其中可以通过任何合适的方法和/或通过添加任何合适的掺杂物来实现掺杂。
在一些情况下，LED 120可与再发射构造140分离。在一些情况下，可能有利的是利用(例如)粘结层130附接这两者。通常，可利用任何合适的方法将LED 120附接或粘结到再发射构造140，例如通过例如热熔粘合剂之类的粘合剂、焊接、压力、热、或这种方法的任何组合、或在应用中可能理想的其他方法。合适的热熔粘合剂的实例包括半晶质聚烯烃、热塑性聚酯、和丙烯酸类树脂。
其他示例性的粘合材料包括光学透明的聚合材料，例如光学透明的聚合物粘合剂，包括丙烯酸酯类光学粘合剂，例如Norland 83H(由Norland Products(Cranbury，NJ)供应)；氰基丙烯酸酯，例如Scotch-Weld瞬干胶(由3M公司(St.Paul，MN)供应)；苯并环丁烯类化合物，例如CycloteneTM(由Dow Chemical公司(Midland，MI)供应)；透明蜡，例如CrystalBond(Ted Pella Inc.(Redding CA))；基于铝硅酸钙的液体、水或水玻璃；以及旋涂玻璃(SOG)。
在一些情况下，LED 120可通过晶片键合技术附接至再发射构造140，所述晶片键合技术在(例如)Q.-y.Tong和U.
的“Semiconductor Wafer Bonding(半导体晶片键合)”(John Wiley & Sons，New York，1999)的第4章和第10章中有所描述。
图4为发光***400的示意性侧视图，该发光***包括具有有源顶部表面428、第一侧面422和第二侧面424的LED 420。LED能够发射第一波长λ1的光460，并且包括内部图案490(LED内部)，所述内部图案被设计用来增强LED沿一个或多个预定方向(例如沿大致y方向)发射光，并且抑制沿其他方向(例如沿大致x方向和z方向)发射光，其中所述预定方向和其他方向对于不同的应用可能是不同的。在示例性的发光***400中，图案490被设计用来增强或增加从LED的有源顶部表面428发射光。图案490还被设计用来减少或抑制从LED的一个或多个侧面发射光。例如，图案490增强光线460A、460B和460C沿y轴的发射从而光线从顶部表面428离开LED，并且抑制光线460D从第一侧面422以及光线460E从第二侧面424的发射。
图案490可为任何下述图案，所述图案能够增强光主要沿一个或多个预定方向的发射，并且抑制光沿一个或多个其他预定方向的发射。一些示例性的图案描述于(例如)美国专利No.5,955,749和No.6,831,302中，上述两个专利均以引用方式并入本文。在一些情况下，图案490可为相位图案，这意味着所述图案至少主要地为折射率图案。在这种情况下，折射率沿一个或多个方向变化，从而导致图案的形成。在一些情况下，图案490可至少主要地为层厚或表面起伏图案。在这种情况下，一层或多层的厚度沿一个或多个方向变化，从而导致起伏或厚度图案的形成。例如，在一些情况下，图案490可为相位或厚度光栅，例如方形或正弦式相位或厚度光栅。
在一些情况下，可通过在一层或多层中蚀刻图案形成厚度或起伏图案。在一些情况下，蚀刻可完全穿过一层或多层的一个或多个区域。在一些情况下，LED 420包括多个层，并且图案490为LED的一层或多层中的厚度图案。
在一些情况下，图案490可为周期性图案。例如，图案490可为周期性介电常数图案。在一些情况下，图案490可为非周期性的或准周期性的图案。在一些情况下，图案490可为一维或线性图案、二维或表面图案、或三维或空间图案、或它们的任何组合。
图案490可位于LED 420内的不同位置，其中LED通常可包括一层或多层p型和/或n型半导体层、一层或多层有源发射层(可包括一个或多个势阱和/或量子阱)、一层或多层缓冲层、以及在应用中可能需要的任何其他层。例如，图5为LED 500的示意性侧视图，所述LED具有n掺杂上包层510、量子阱520、和p掺杂下包层540。图5示出了单个量子阱(SQW)结构。在一些情况下，LED 500可包括未明确示于图5中的多个量子阱(MQW)。在一些情况下，图案490可完全位于LED的一层内。例如，图案530完全位于上包层510内，图案531完全位于量子阱520内，并且图案532完全位于下包层540内。在一些情况下，例如就图案而言，LED内的势阱或量子阱520包括整个图案。在一些情况下，整个图案490可包括在两层或更多层紧邻层内，这意味着(例如)一层包括图案的一部分，并且紧邻层包括图案的剩余部分。例如，图案534完全位于紧邻层510和520内。又如，图案533完全位于紧邻层510、520和540内。在一些情况下，图案490可为在LED内的界面处。例如，图案535为在层520和540之间的界面525处。
在一些情况下，图案490可形成三角形、方形、或矩形阵列。例如，图6A中的图案610形成元件615的矩形阵列，并且图6B中的图案620形成元件625的三角形阵列。在一些情况下，图案490可为两种或更多种图案或阵列的叠加。
重新参考图4，再发射构造140可包括例如Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe势阱之类的II-VI势阱。再发射构造140接收离开LED 420的波长为λ1的光460，并且将所接收光的至少一部分转换为第二波长λ2的光470。在一些情况下，离开LED 420并且由再发射构造140接收的第一波长的光的大部分通过LED的有源顶部表面428离开LED。例如，在这种情况下，离开LED 420并且由再发射构造140接收的第一波长的光460的至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％、或至少98％通过LED的有源顶部表面428离开LED。
在一些情况下，离开发光***400的光为基本上单色的，这意味着离开的光为基本上第二波长λ2的光，并且包括少量或不包括第一波长λ1的光。在这种情况下，离开发光***400的第二波长λ2的所有光的整体或总发光强度为离开发光***400的第一波长λ1的所有光的整体或总发光强度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。
在一些情况下，沿不同方向离开发光***400的光可具有不同的光谱特性，例如颜色。例如，沿不同方向传播的光可具有不同比例的第一波长的光和第二波长的光。例如，输出光470可基本上沿第一方向475(y轴)传播，并且输出光471可基本上沿第二方向476传播。在一些情况下，光470和471可具有不同的光谱特性。例如，光470与光471相比可具有较高的第二波长含量。在一些情况下，例如当图案490引起主要沿y轴发射时，光470和471具有基本上相同的光谱特性。例如，在这种情况下，光470可具有CIE颜色坐标为u1’和v1’以及颜色坐标为x1和y1的第一颜色C1，并且光471可具有颜色坐标为u2’和v2’以及颜色坐标为x2和y2的第二颜色C2，其中颜色C1和C2为基本上相同的。在这种情况下，u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005；并且颜色C1和C2之间的差值Δ(u’，v’)为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005。
在一些情况下，第一方向475和第二方向476之间的角度θ为分别不小于约10度、或不小于约15度、或不小于约20度、或不小于约25度、或不小于约30度、或不小于约35度、或不小于约40度、或不小于约45度、或不小于约50度、或不小于约55度、或不小于约60度、或不小于约65度、或不小于约70度。
图8为发光***800的示意性侧视图，该发光***包括能够发射第一波长λ1的光860的电致发光设备820，例如LED 820。LED 820具有下述形状，所述形状用于增强从电致发光设备的有源顶部表面828发射第一波长λ1的光，并且抑制从电致发光设备的其他方向(例如一个或多个侧面(例如侧面822和824))发射光。
在一些情况下，LED 820的形状为使得在LED 820内朝LED的侧面(例如侧面822或824)传播的第一波长的光的大部分被重新导向到有源顶部表面828。例如，图8中的LED 820在垂直于顶部表面的平面(例如xy平面)内具有大致梯形的横截面。侧面的设计和位置使得朝第一侧面822传播的波长为λ1的光线860A被侧面822重新导向到顶部表面828成为光线860A’，并且朝第二侧面824传播的波长为λ1的光线860B被侧面824重新导向到顶部表面828成为光线860B’。
在示例性的发光***800中，LED 820具有截头圆锥或棱锥的形状，其中第一侧面822不平行于第二侧面824。通常，LED 820可具有任何下述形状，所述形状能够增强从LED 820的有源顶部表面828发射第一波长λ1的光，并且抑制从LED 820的一个或多个侧面(例如侧面822和824)发射光。
发光***800还包括再发射构造140，所述再发射构造包括II-VI势阱(例如Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe势阱)，并且接收离开LED 820的第一波长的光，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长λ2的光。例如，再发射构造140接收离开LED 820的波长为λ1的光860，并且将所接收光的至少一部分转换为第二波长λ2的输出光870。在一些情况下，离开LED 820并且由再发射构造140接收的第一波长的光的大部分通过LED的有源顶部表面828离开LED。例如，在这种情况下，离开LED 820并且由再发射构造140接收的第一波长的光860的至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％、或至少98％通过LED的有源顶部表面828离开LED。
在一些情况下，离开发光***800的光为基本上单色的，这意味着离开的光为基本上第二波长λ2的光，并且包括少量或不包括第一波长λ1的光。在这种情况下，离开发光***800的第二波长λ2的所有光的整体或总发光强度为离开发光***800的第一波长λ1的所有光的整体或总发光强度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。
在一些情况下，沿不同方向离开发光***800的光可具有不同的光谱特性，例如颜色。例如，沿不同方向传播的光可具有不同比例的第一波长的光和第二波长的光。例如，基本上沿第一方向874(y轴)传播的输出光870和基本上沿第二方向876传播的输出光872可具有不同的光谱特性。例如，光870与光872相比可具有较高的第二波长含量。在一些情况下，例如当侧面822和824通过重定向沿其他方向传播的光来增强主要沿y轴的发射时，光870和872具有基本上相同的光谱特性。例如，在这种情况下，光870可具有CIE颜色坐标为u1’和v1’以及颜色坐标为x1和y1的第一颜色C1，并且光872可具有颜色坐标为u2’和v2’以及颜色坐标为x2和y2的第二颜色C2，其中颜色C1和C2为基本上相同的。在这种情况下，u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005；并且颜色C1和C2之间的差值Δu’，v’)为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005。
在一些情况下，第一方向874和第二方向876之间的角度θ为分别不小于约10度、或不小于约15度、或不小于约20度、或不小于约25度、或不小于约30度、或不小于约35度、或不小于约40度、或不小于约45度、或不小于约50度、或不小于约55度、或不小于约60度、或不小于约65度、或不小于约70度。
图9为包括电致发光设备120(例如LED 120)的发光***900的示意性侧视图，所述电致发光设备包括第一侧面922、第二侧面924、和有源顶部表面928，并且能够从顶部表面928发射第一波长λ1的光960。发光***900还包括靠近或邻近电致发光设备120的侧面的一个或多个光阻挡构造，所述光阻挡构造用于阻挡应当以其它方式离开侧面的第一波长λ1的光。例如，光阻挡构造910阻挡应当以其它方式离开侧面922的第一波长λ1的发射光960A，并且光阻挡构造920阻挡应当以其它方式离开侧面924的第一波长λ1的发射光960B。在一些情况下，光阻挡构造910和920可为分立和独立的构造。在一些情况下，光阻挡构造910和920可为阻挡光离开发光***的一个或多个侧面的构造的一体部分。
再发射构造140包括II-VI势阱(例如Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe势阱)，并且接收从有源顶部表面928离开电致发光设备的第一波长的光960，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长λ2的光970。
光阻挡构造910和920可通过在应用中可能理想的和/或可得的任何方式来阻挡侧向传播的光。例如，在一些情况下，光阻挡构造910和920主要通过吸收光来阻挡光。吸光构造的实例包括例如各种光致抗蚀剂之类的聚合物。在一些其他情况下，光阻挡构造910和920主要通过反射光来阻挡光。光反射构造的实例包括例如银或铝之类的金属。在一些情况下，构造部分地通过吸收并且部分地通过反射来阻挡光。
在一些情况下，光阻挡构造910和920中的一个或多个可阻挡第一波长λ1的光，但不阻挡位于预定波长范围内的其他波长的光。例如，当第一光960为紫外光、紫光、或蓝光并且所转换光970为绿光或红光时，光阻挡构造910和920可以阻挡紫外光、紫光、或蓝光，但不阻挡在电磁光谱的可见光范围内的其他光。
在一些情况下，光阻挡构造910和920为电绝缘的，并且可直接附接至、或直接接触电致发光设备的至少一个电极。例如，对于电绝缘的光阻挡构造910，该构造可直接接触底部电极110和顶部电极112(例如通过构造920)而不会在这两个电极之间导致短路。
在一些情况下，光阻挡构造910和920阻挡离开LED 120的侧面的光，但不阻挡离开发光***中的其他元件(例如再发射构造140)的侧面的光。在一些情况下，例如在示例性的发光***900中，光阻挡构造910向上延伸，并且覆盖再发射构造140的侧面942。在这种情况下，光阻挡构造910可阻挡第一波长λ1的光和/或应当以其它方式离开再发射半导体构造的侧面942的第二波长λ2的光。
在一些情况下，在LED 120的侧面和靠近该侧面的光阻挡构造之间存在中间区域。例如，图10为发光***900的示意性俯视图，该发光***包括光阻挡构造910和920与LED 120的四个侧面之间的中间区域1020。
在一些情况下，离开发光***900的光为基本上单色的，这意味着离开的光为基本上第二波长λ2的光，并且包括少量或不包括第一波长λ1的光。在这种情况下，离开发光***900的第二波长λ2的所有光的整体或总发光强度为离开发光***900的第一波长λ1的所有光的整体或总发光强度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。
在一些情况下，沿不同方向离开发光***900的光可具有不同的光谱特性，例如颜色。例如，沿不同方向传播的光可具有不同比例的第一波长的光和第二波长的光。例如，基本上沿第一方向974(y轴)传播的输出光970和基本上沿第二方向976传播的输出光972可具有不同的光谱特性。例如，光970与光972相比可具有较高的第二波长含量。在一些情况下，例如当光阻挡构造910和920阻挡光960从电致发光设备的侧面离开发光***时，光970和972具有基本上相同的光谱特性。例如，在一些情况下，光970可具有CIE颜色坐标为u1’和v1’以及颜色坐标为x1和y1的第一颜色C1，并且光972可具有颜色坐标为u2’和v2’以及颜色坐标为x2和y2的第二颜色C2，其中颜色C1和C2为基本上相同的。在这种情况下，u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005；并且颜色C1和C2之间的差值Δu’，v’)为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005。
在一些情况下，第一方向974和第二方向976之间的角度θ为分别不小于约10度、或不小于约15度、或不小于约20度、或不小于约25度、或不小于约30度、或不小于约35度、或不小于约40度、或不小于约45度、或不小于约50度、或不小于约55度、或不小于约60度、或不小于约65度、或不小于约70度。
在一些情况下，光阻挡构造也可影响有源发光表面的大小。例如，在图7中，光阻挡构造710阻挡光730从LED的侧面712离开LED 120，并且光阻挡构造720阻挡光731从LED的侧面714离开LED 120。除了阻挡侧面发射之外，光阻挡构造710和720还沿LED的顶部表面728的一部分延伸，并且以此方式将LED 120的有效发射表面减小成横向尺寸“d”较小的较小有源顶部表面728。在一些情况下，光阻挡构造710和720可包括例如一种或多种光致抗蚀剂之类的吸光聚合物。
本发明所公开的构造的一些优点通过下面的实例进一步说明。实例中列出的特定材料、量和尺寸以及其他条件和细节不应被解释为不当地限制本发明。
实例1：
制造类似于发光***100的发射琥珀色的发光***。能够发射λ1＝455nm的光的LED购自Epistar Corporation(Hsin Chu，Taiwan)。LED为粘结到硅晶片的外延AlGaInN基LED。LED晶片的顶部表面的一些部分用金轨迹来金属化，以扩散电流并提供用于引线结合的焊盘。
制造类似于再发射构造140的多层再发射半导体构造。相对的层序列以及材料组成、厚度和体带隙能量的估值概述于表I中。
首先通过分子束外延(MBE)在InP基底上生长GaInAs缓冲层，以制备用于随后的II-VI生长的表面。然后通过超高真空转移***将涂布的基底移动到另一MBE室，以用于不同的II-VI外延层的生长。再发射半导体构造包括四个CdZnSe量子阱。每一个量子阱类似于势阱340，并具有约2.09eV的体能隙(Eg)。每一个量子阱被置于与吸光层330和350类似的两个CdMgZnSe吸光层之间。所述吸光层具有约2.48eV的能隙，并且能够强力吸收LED发射的蓝光。再发射半导体构造还包括与窗口360类似的窗口以及吸光层和窗口层之间的渐变层。渐变层的材料组成从吸光侧的吸光层的材料组成逐渐变化为窗口侧的窗口的材料组成。
表I：实例1的构造中的各种层的详细资料：
接下来，利用与粘结层130类似的粘结层将再发射构造的窗口侧粘结到LED的发射或顶部表面。粘结层为得自Norland Products，Inc.(Cranbury，New Jersey)的Norland光学粘合剂83H。粘结层的厚度范围为约4μm至约8μm。
接着用溶液3HCl∶1H2O移除InP基底。蚀刻剂停在GaInAs缓冲层处。随后在30mL氢氧化铵(30重量％)、5mL过氧化氢(30重量％)、40g己二酸、和200mL水的搅拌溶液中移除缓冲层，仅留下粘附于LED的II-VI再发射构造。
然后穿过再发射构造和粘结层蚀刻通路，以与LED的顶部表面的金涂布部分电接触。利用负性光致抗蚀剂(得自Futurrex(Franklin，New Jersey)的NR7-1000PY)通过常规的接触光刻法制备所述通路。在制备所述通路中，再发射构造内的II-VI层的蚀刻方式为将该构造在按体积计为240H20∶40HBr∶1Br2的溶液中浸渍2.5分钟，并且粘结层的蚀刻方式为将该构造在得自Oxford Instruments(Oxfordshire，UK)的等离子体反应离子蚀刻***中暴露给压力为15毫托、RF功率为80W、并且电感耦合等离子功率为1200W的氧等离子体12分钟。所述氧等离子体还移除了图案化的负性光致抗蚀剂层。
图11示出了当LED由350mA和20毫秒脉冲驱动时所得发光***的同轴(即，在(例如)图1中θ＝0度)输出光谱1110。发光***在第二波长λ2＝597nm处具有经转换的发射峰值1120，并且在第一波长λ1＝455nm处具有残余发射峰值1130。输出光的大约1.3％处于第一波长，这意味着455nm处的输出通量为发光***发射的总通量的约1.3％，并且597nm处的输出通量为发光***发射的总通量的约98.7％。对于具有类似构造的第二发光***，455nm的输出光的平均百分比为大约1.43％。离开发光***900的579nm的所有光的总发光强度为离开该发光***的455nm的所有光的总发光强度的约70倍。Wmin为1mm，并且Tmax为8μm，导致Wmin/Tmax之比为125。
图12示出对于通过在别处参照(例如)图2所述的角度θ定义的不同传播方向而言的455nm的输出光的百分比。水平线1210为60度线，并且指示出当θ为小于60度时，455nm的输出光的百分比为小于约3.4％。
图13为发光***1300的示意性侧视图，该发光***包括：电致发光设备1320，其设置在光反射器1310上，并且能够发射第一波长λ1的光1340；再发射构造140；和任选粘结层，其用于将电致发光设备1320粘结到再发射构造140。
例如LED 1320之类的电致发光设备1320包括有源区域1330，波长为λ1的光子的发射主要在该区域进行。在一些情况下，例如当电致发光设备为LED时，有源区域包括一个或多个势阱和/或量子阱。在一些情况下，有源区域1330和反射器1310之间的距离“h”选择为使其增强电致发光设备中的光学谐振腔效应，如在Shen等人的“Optical cavity effects in InGaN/GaN quantum-well-heterostructure flip-chip light-emitting diodes，”Applied Physics Letters，Vol.82，No.14，pp.2221-2223(2003)(“InGaN/GaN量子阱-异晶结构倒装晶片发光二极管中的光学谐振腔效应”，《应用物理学快报》，第82卷，第14期，第2221-2223页(2003年))中所述。在这种情况下，光学谐振腔效应增强从电致发光设备的有源顶部表面1328发射第一波长λ1的光，并且抑制从电致发光设备的其他方向(例如一个或多个侧面(例如侧面1322和1324))发射光。在这种情况下，距离“h”使得离开电致发光设备的第一波长的光的大部分从电致发光设备的顶部表面1328离开。例如，在这种情况下，离开电致发光设备的波长为λ1的光的至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％穿过顶部表面1328射向再发射构造140。例如，在这种情况下，距离“h”可在约0.6λ1至约1.4λ1的范围内、或在约0.6λ1至约0.8λ1的范围内、或在约1.2λ1至约1.4λ1的范围内。
再发射构造140包括II-VI势阱(例如Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe势阱)，并且接收离开电致发光设备1320的第一波长的光1340，并将所接收光的至少一部分转换为第二波长λ2的光1350。在一些情况下，离开发光***1300的光为基本上单色的，这意味着离开的光为基本上第二波长λ2的光，并且包括少量或不包括第一波长λ1的光。在这种情况下，离开发光***1300的第二波长λ2的所有光的整体或总发光强度为离开发光***1300的第一波长λ1的所有光的整体或总发光强度的至少4倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍。
在一些情况下，沿不同方向离开发光***1300的光可具有不同的光谱特性，例如颜色。例如，沿不同方向传播的光可具有不同比例的第一波长的光和第二波长的光。例如，基本上沿第一方向1360(y轴)传播的输出光1355和基本上沿第二方向1365传播的输出光1357可具有不同的光谱特性。例如，光1357与光1355相比可具有较高的第二波长含量。在一些情况下，例如当距离“h”选择为增强电致发光设备主要沿y轴发射光时，光1355和1357具有基本上相同的光谱特性。例如，在这种情况下，光1355可具有CIE颜色坐标为u1’和v1’以及颜色坐标为x1和y1的第一颜色C1，并且光1357可具有颜色坐标为u2’和v2’以及颜色坐标为x2和y2的第二颜色C2，其中颜色C1和C2基本上相同。在这种情况下，u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005；并且颜色C1和C2之间的差值Δu’，v’)为不超过0.01、或不超过0.005、或不超过0.004、或不超过0.003、或不超过0.002、或不超过0.001、或不超过0.0005。
在一些情况下，第一方向1360和第二方向1365之间的角度θ为分别不小于约10度、或不小于约15度、或不小于约20度、或不小于约25度、或不小于约30度、或不小于约35度、或不小于约40度、或不小于约45度、或不小于约50度、或不小于约55度、或不小于约60度、或不小于约65度、或不小于约70度。
通常，光反射器1310可为能够反射波长为λ1的光的任何光反射器。例如，在一些情况下，光反射器1310可为含有例如银、金或铝之类的金属的金属反射器。又如，在一些情况下，反射器1310可为布拉格反射器。
在一些情况下，例如当电致发光设备1320为LED时，光反射器1310可为该电致发光设备的电流扩散电极。在这种情况下，光反射器1310可在整个电致发光设备上横向(x方向和z方向)扩散所施加的电流。
在一些情况下，光反射器1310在第一波长下为显著反射性的。例如，在这种情况下，光反射器1310在第一波长λ1下的反射率为至少80％、或至少90％、或至少95％、或至少99％、或至少99.5％、或至少99.9％。在一些情况下，光反射器1310在第二波长λ2下为显著反射性的。例如，在这种情况下，光反射器1310在第二波长λ2下的反射率为至少80％、或至少90％、或至少95％、或至少99％、或至少99.5％、或至少99.9％。
如本文所用，术语(例如)“竖直”、“水平”、“上方”、“下方”、“左侧”、“右侧”、“上部”和“下部”、“顶部”和“底部”以及其他类似术语是指图中所示的相对位置。通常，物理实施例可具有不同的取向，在这种情况下，所述术语意在指修改到设备的实际取向的相对位置。例如，即使将图12中的结构旋转90度，仍将线1210视为“水平”线。
尽管上面详细描述了本发明的具体实例以有利于说明本发明的各个方面，但应当理解，其目的并非将本发明限于这些实例的具体描述。相反，其目的在于涵盖如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。
Claims (24)
1.一种发光***，包括：
LED，所述LED发射第一波长的光，并且包括用于增强从所述LED的顶部表面发射光并抑制从所述LED的一个或多个侧面发射光的图案；和
再发射半导体构造，所述再发射半导体构造包括II-VI势阱，并且接收离开所述LED的所述第一波长的光，并将所接收的光的至少一部分转换为第二波长的光，其中离开所述发光***的所述第二波长的所有光的整体发光强度为离开所述发光***的所述第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。
2.根据权利要求1所述的发光***，其中所述图案为周期性图案。
3.根据权利要求1所述的发光***，其中所述图案为非周期性图案。
4.根据权利要求1所述的发光***，其中所述图案为准周期性图案。
5.根据权利要求1所述的发光***，其中所述图案为二维图案。
6.根据权利要求1所述的发光***，其中所述图案具有图案化的介电常数。
7.根据权利要求1所述的发光***，其中所述LED具有多个层，并且所述图案包括位于所述LED的所述多个层中的一层或多层内的厚度图案。
8.根据权利要求1所述的发光***，其中所述LED内的势阱具有所述图案。
9.根据权利要求1所述的发光***，其中所述图案形成三角形或方形阵列。
10.根据权利要求1所述的发光***，其中离开所述LED、并且由所述再发射半导体构造接收的所述第一波长的光的大部分通过所述LED的顶部表面离开所述LED。
11.根据权利要求1所述的发光***，其中离开所述发光***的所述第二波长的所有光的整体发光强度为离开所述发光***的所述第一波长的所有光的整体发光强度的至少10倍。
12.根据权利要求1所述的发光***，其中所述势阱包括Cd(Mg)ZnSe或ZnSeTe。
13.根据权利要求1所述的发光***，其中由所述发光***沿第一方向发射的光具有第一组颜色坐标，并且由所述发光***沿第二方向发射的光具有与所述第一组颜色坐标基本上相同的第二组颜色坐标，并且其中所述第一方向和所述第二方向之间的角度为不小于20度。
14.根据权利要求13所述的发光***，其中所述第一组颜色坐标为u1’和v1’，并且所述第二组颜色坐标为u2’和v2’，并且其中u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01。
15.一种发光***，包括：
光反射器，所述光反射器反射第一波长λ1的光；
电致发光设备，所述电致发光设备设置在所述光反射器上，并且发射所述第一波长的光，所述电致发光设备具有用于产生所述第一波长的光子的有源区域，所述有源区域和所述光反射器之间的距离为使得光从所述电致发光设备的顶部表面的发射得到增强，并且使得光从所述电致发光设备的一个或多个侧面的发射得到抑制；和
再发射半导体构造，所述再发射半导体构造包括II-VI势阱，并且接收从所述顶部表面离开所述电致发光设备的所述第一波长的光，并将所接收的光的至少一部分转换为第二波长的光，其中离开所述发光***的所述第二波长的所有光的整体发光强度为离开所述发光***的所述第一波长的所有光的整体发光强度的至少4倍。
16.根据权利要求15所述的发光***，其中所述光反射器包含金属。
17.根据权利要求15所述的发光***，其中所述光反射器包括布拉格反射器。
18.根据权利要求15所述的发光***，其中所述电致发光设备包括LED。
19.根据权利要求18所述的发光***，其中所述光反射器能够在整个所述LED上横向地扩散电流。
20.根据权利要求15所述的发光***，其中所述有源区域和所述光反射器之间的所述距离在约0.6λ1至约1.4λ1的范围内。
21.根据权利要求15所述的发光***，其中所述有源区域和所述光反射器之间的所述距离在约0.6λ1至约0.8λ1的范围内。
22.根据权利要求15所述的发光***，其中所述有源区域和所述光反射器之间的所述距离在1.2λ1至约1.4λ1的范围内。
23.根据权利要求15所述的发光***，其中由所述发光***沿第一方向发射的光具有第一组颜色坐标，并且由所述发光***沿第二方向发射的光具有与所述第一组颜色坐标基本上相同的第二组颜色坐标，并且其中所述第一方向和所述第二方向之间的角度为不小于20度。
24.根据权利要求23所述的发光***，其中所述第一组颜色坐标为u1’和v1’，并且所述第二组颜色坐标为u2’和v2’，并且其中u1’和u2’之间以及v1’和v2’之间的差值中的每一个的绝对值为不超过0.01。
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| JP2014235859A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 東芝ライテック株式会社 | 固体照明装置 |
| JP6129706B2 (ja) * | 2013-09-27 | 2017-05-17 | Ｊｘ金属株式会社 | 化合物半導体素子の製造方法およびエッチング液 |
| JP7022285B2 (ja) * | 2019-07-02 | 2022-02-18 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196354B1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-27 | Luminus Devices, Inc. | Wavelength-converting light-emitting devices |
| WO2007007236A3 (en) * | 2005-07-14 | 2007-03-29 | Philips Intellectual Property | Electroluminescent device |
| US20070267646A1 (en) * | 2004-06-03 | 2007-11-22 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Light Emitting Device Including a Photonic Crystal and a Luminescent Ceramic |
| DE102007003785A1 (de) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | Merck Patent Gmbh | Emitter-converter-chip |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5955749A (en) * | 1996-12-02 | 1999-09-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Light emitting device utilizing a periodic dielectric structure |
| US6366018B1 (en) * | 1998-10-21 | 2002-04-02 | Sarnoff Corporation | Apparatus for performing wavelength-conversion using phosphors with light emitting diodes |
| US6873638B2 (en) * | 2001-06-29 | 2005-03-29 | 3M Innovative Properties Company | Laser diode chip with waveguide |
| CA2427559A1 (en) * | 2002-05-15 | 2003-11-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | White color light emitting device |
| KR100499129B1 (ko) * | 2002-09-02 | 2005-07-04 | 삼성전기주식회사 | 발광 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP4143732B2 (ja) * | 2002-10-16 | 2008-09-03 | スタンレー電気株式会社 | 車載用波長変換素子 |
| US6831302B2 (en) * | 2003-04-15 | 2004-12-14 | Luminus Devices, Inc. | Light emitting devices with improved extraction efficiency |
| US7070301B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-07-04 | 3M Innovative Properties Company | Side reflector for illumination using light emitting diode |
| US7361938B2 (en) * | 2004-06-03 | 2008-04-22 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Luminescent ceramic for a light emitting device |
| US7575697B2 (en) * | 2004-08-04 | 2009-08-18 | Intematix Corporation | Silicate-based green phosphors |
| US7223998B2 (en) * | 2004-09-10 | 2007-05-29 | The Regents Of The University Of California | White, single or multi-color light emitting diodes by recycling guided modes |
| US20070284567A1 (en) * | 2004-09-10 | 2007-12-13 | Luminus Devices, Inc | Polarization recycling devices and methods |
| DE102004047727B4 (de) * | 2004-09-30 | 2018-01-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lumineszenzdiodenchip mit einer Konverterschicht und Verfahren zur Herstellung eines Lumineszenzdiodenchips mit einer Konverterschicht |
| US8134175B2 (en) * | 2005-01-11 | 2012-03-13 | Massachusetts Institute Of Technology | Nanocrystals including III-V semiconductors |
| US20060214917A1 (en) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Inventec Corporation | Key function switching method and system |
| WO2006116030A2 (en) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Aonex Technologies, Inc. | Bonded intermediate substrate and method of making same |
| US8044569B2 (en) * | 2005-06-15 | 2011-10-25 | Nichia Corporation | Light emitting device |
| TWI291247B (en) * | 2005-11-11 | 2007-12-11 | Univ Nat Chiao Tung | Nanoparticle structure and manufacturing process of multi-wavelength light emitting devices |
| JP4777757B2 (ja) * | 2005-12-01 | 2011-09-21 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP5475767B2 (ja) * | 2008-06-26 | 2014-04-16 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光変換構成体 |
| KR20110030630A (ko) * | 2008-06-26 | 2011-03-23 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 반도체 광 변환 구조물 |
| US20110101402A1 (en) * | 2008-06-26 | 2011-05-05 | Jun-Ying Zhang | Semiconductor light converting construction |
| JP2011526075A (ja) * | 2008-06-26 | 2011-09-29 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光抽出器の作製方法 |
| WO2010027649A1 (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-11 | 3M Innovative Properties Company | Monochromatic light source with high aspect ratio |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070267646A1 (en) * | 2004-06-03 | 2007-11-22 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Light Emitting Device Including a Photonic Crystal and a Luminescent Ceramic |
| WO2007007236A3 (en) * | 2005-07-14 | 2007-03-29 | Philips Intellectual Property | Electroluminescent device |
| US7196354B1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-27 | Luminus Devices, Inc. | Wavelength-converting light-emitting devices |
| DE102007003785A1 (de) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | Merck Patent Gmbh | Emitter-converter-chip |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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