JP2021122059A - 多重活性層へのキャリア注入を選定した発光構造 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年6月5日に出願された米国仮特許出願第62/171,536号、2016年1月6日に出願された米国仮特許出願第62/275,650号、および2016年2月3日に出願された米国仮特許出願第62/290,607号の利益を主張するものであり、この各々の出願内容を参照することにより本明細書に全容を記載したものとして本明細書に組み入れる。
するように、本明細書には、固体発光ダイオード構造の複数の活性層の中に電荷キャリアを選定的かつ制御可能に注入することを達成するための体系的方法を開示している。例えば、本明細書の一実施形態によれば、多層固体発光体構造は、デバイスの多層活性領域への電荷キャリア移動を調整して活性層のキャリア配置を制御する手段を取り入れて設計され、エピタキシャル成長したものであり、そのような能力から利点を引き出す多くの用途を対象としている。また、本明細書には多くの可能性のある用途の例も開示しており、例えば、ディスプレイ用途および一般的な照明用途、高効率の固体発光体、放出波長が一定か可変的である多色でモノリシックの半導体光源、ならびに白色光半導体エミッタである。
炭化ケイ素(SiC)のウエハ)と、その上に載っている(例えばN型ドーパントとしてSiを含んでいる)活性領域330のNドープ層310とを含んでいる。N層310の上
に載っているのは多層光学活性領域330である(例えばGaN、InGaN、AlGaN、およびAlInGaNの層の組み合わせからなる)。活性領域330の上に載っているのは、通常AlGaNからなる光学電子ブロッキング層(EBL)340であり、それに続いて(例えばP型ドーパントとしてMgを含んでいる)Pドープ層320がある。最後に、Nドープ層310とPドープ層320それぞれを電気的に接触させるために電極313および314を設ける。
で主にGaNからなり、光学活性層331はそれぞれ厚みが約2〜3nmでInGaNからなる。図3に示したように、光学活性層331は、赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を含んでいてよい。他の実施形態では、追加の赤色発光層、緑色発光層および青色発光層ならびにアクアマリン色発光層を含んでいるこれ以外の光学活性層を使用してもよいことが理解されるであろう。
れらのシミュレーションから排除されている。
れている。図4A〜図4Dの破線は、電子(線401、404、407、410)および正孔(線403、406、409、412)に対する準フェルミレベルを示している。図4A〜図4Dの一点鎖線(線402、405、408、411)は、活性領域内の内部電位分布を示している。
オード構造の活性領域の中に追加の活性層が埋め込まれている。この実施形態によれば、RGB−IBLデバイスの活性領域には、RGB発光の全範囲を改善するために導入した追加の青色発光QWを埋め込まれている。青色発光QWを多く加えるほど青色発光QWによるキャリア捕捉の総数が増すため、発光色域の所望の発光原色(図4Dの実施形態では青色)を含むようにRGB−IBL LEDデバイスの発光特徴が広がる。
は最高注入レベル(シミュレーション値は10kA/cm2)に相当し、三角は図4A〜
図4Dで用いた注入レベル(シミュレーション値は10A/cm2)を指し、十字(「X
」)は、例えばHD色域などの標準RGB色域の原色を指している(赤色を十字502、506、510、514で指し、緑色を十字501、505、509、513で指し、青色を十字503、507、511、515で指している)。図5Cおよび図5Dは、デバイスの活性領域内でのキャリア注入分布を制御可能にし、標準RGB色域をカバーする多色発光を調整可能にするようにIBLバンドギャップおよびバンドオフセットを選定してRGB−IBLデバイスを設計した実施形態を示している。図5Dは特に、図3(図4Cも同様)のRGB−IBL LED300の発光をさらに改良して、関連するバリア層および第1のIBL(以下IBL1と称する)の成長前に2つの青色発光QWを追加することで標準RGB色域の全適用範囲を達成している一実施形態を示している。
ットを有するIBLを、バンドギャップが多色発光に対応している複数の活性層を埋め込んだ半導体発光ダイオード構造の活性領域の中に埋め込むことの効果を示している。図5Aからわかるように、IBLがなければ、キャリア注入レベル(割合)が上昇しつつある色放出の軌道は、色の放出がそれに対応しているp側(赤色)およびn側(青色)の活性層(QW)それぞれにほとんど限定され、どの注入レベルでも色域の緑色原色の優位性が完全に失われているため、標準RGB色域の全適用範囲を達成することは不可能である。図5Bからわかるように、従来の手法に従ってIBLなしで半導体発光ダイオード構造の活性層間にあるバリアをドーピングすると、低注入レベルで緑色を、高注入レベルで青色をそれぞれ放出する活性層(QW)によって発光が影響されてしまい、どの注入レベルでも色域の赤色原色の優位性が失われてしまう。したがって、標準RGB色域の全適用範囲を達成することは不可能である。図5Cおよび図5Dからわかるように、LED構造の活性領域の中にIBLが埋め込まれていれば、キャリア注入レベル(割合)が上昇しつつある色放出の軌道は、標準RGB色域を完全にカバーする。
バランスを制御できるのかを示している。以下に記載する一実施形態では、この特性を利用して白色光LEDの発光を最大効率点まで調整する。
る。図9A〜図9Dには、発光色度座標の対応する注入依存性が見られる。この点に関して、図9A〜図9Dの実施形態は、図8A〜図8Dのサブグラフの実施形態にそれぞれ対応している。図8A〜図8Dからわかるように、IBL1をnドーピングまたはpドーピングすると、赤色−緑色側または緑色−青色側のそれぞれでカラーバランスに影響する。図8Cの実施形態(図5Cの実施形態も同様)に従って設計したRGB−IBLの構造では、IBL1は、図8A〜図8Dの十字印で表した標的色域の適用範囲を改善するためにドープされず、同図では十字802、806、810、814は赤色を指し、十字801、805、809、813は緑色を指し、十字806、807、811、815は青色を指している。図5A〜図5Dのグラフとほぼ同じである図8A〜図8Dでは、丸印は最低注入での始点を指し、四角印は最高注入レベルに相当し、三角は注入レベルを示している。図9では、線903、906、909、912は赤色を指し、線902、905、908、911は緑色を指し、線901、904、907、910は青色を指している。
青色シフトが強く設計されている。
は緑色を指し、線1139は青色を指している)は、追加のIBL0を含み残りの構造を再設計したRGB−IBL LED構造の発光色域を示している。図11Cの太線からわかるように、追加のIBL0を含みこの実施形態の構造を再設計したRGB−IBL LED構造は、20mA/cm2〜50A/cm2の注入電流範囲内の標準RGB色域を完全にカバーしており、この範囲は、一つ前の実施形態の例よりも実質的に狭い。
はオレンジ色を指す353mAに相当する。線1222から線1221へ上に向かって移るにしたがい、中間線はグラフ1220の数値に順に対応している。したがって、線1222の上の線は淡緑色を指す7mAに相当し、次の上の線は濃青色を指す11mAに相当する、等々である。
LEDから得た可変発光スペクトルの場合、3つの青色発光QWおよび青色−緑色IBL1が埋め込まれ、次に2つの緑色発光QWが埋め込まれ、これがIBL1.5と称する追加のIBLで隔てられ、それから赤色発光QWが埋め込まれ、これがIBL2によって第2の緑色発光QWから隔てられている。このエピタキシャル成長したRGB−IBL LEDにある3つのIBLの組成およびドーピングは、図12Bおよび図12Cに示した注入範囲で色域の適用範囲を達成するために前述の通りに選定したものである。図12Bでは、(a)5mAで赤色の発光が見られ、(b)20mAでオレンジ色の発光が見られ、(c)30mAで黄色の発光が見られ、(d)100mAで淡緑色の発光が見られ、(e)200mAで淡青色の発光が見られ、(f)350mAで青色の発光が見られる。図12Cでは、700nmおよび640nmは赤色を指し、620nmは赤色−オレンジ色を指し、600nmはオレンジ色を指し、590nmは淡オレンジ色を指し、580nmは淡オレンジ色を指し、570nmは黄色を指し、560nmおよび540nmは淡緑色を指し、520nm、510nmおよび500nmは緑色を指し、496nmは青色を指し、480nmは淡青色を指し、480nmおよび460nmは濃青色を指している。
フ1323)、発光は主に、波長範囲がおおよそ560〜650nmで半値全幅(FWHM)が約50nmの赤色である。約10A/cm2の中電流密度の場合(グラフ1322
)、発光は主に、波長範囲がおおよそ480〜540nmで半値全幅(FWHM)が約45nmの緑色である。約50A/cm2の電流密度の場合(グラフ1321)、発光は主
に、波長範囲がおおよそ420〜475nmで半値全幅(FWHM)が約35nmの青色である。グラフ1334〜1335は、3つの電圧バイアス値(単位ボルト)でのスペクトルの発光力に対応する結果を示している。グラフ1334では、線1301は3.46ボルトの電圧バイアス値を指し、線1302は3.16ボルトの電圧バイアス値を指し、線1303は2.98ボルトの電圧バイアス値を指している。グラフ1335は、正規スケールでの結果を示している。グラフ1335では、線1305は赤色を指し、線1306は緑色を指し、線1304は青色を指している。
色域をカバーする制御可能な(または調整可能な)色の放出を可能にする。これらの実施形態におけるIBLの組成およびドーピングの全般的な設計基準は、以下の1つ以上を含んでいる。(1)IBLの伝導帯(conduction band、CB)エネルギーレベルは、光学活性領域のCBエッジよりも高く、構造のn側からp側に向かって段階的に上昇しなければならない。(2)IBLの価電子帯(valence band、VB)エネルギーレベルは、光学活性領域のVBエッジよりも低く、構造のn側からp側に向かって段階的に低下しなければならない。
電流密度(図14の1400に逆三角で示した所)、RGB−IBL構造の活性層QWの発光原色で形成された色域の白色点(図14のグラフ1400の十字1303で記した所)で白色発光が生じるように選定されている。図14のグラフ1400では、十字1303および点1304は赤色を指し、十字1302および領域1301は緑色を指し、十字1305および点1306は青色を指している。図14のグラフ1410では、線1308は赤色を指し、線1309は緑色を指し、線1307は青色を指している。
の白色発光を生み出すように選定されている。図14のグラフ1410に示したように、注入電流が50A/cm2の定格注入電流密度よりも高い値まで上昇すると、放出された
白色光は、青色活性層QWからより高いレベルの相対強度寄与を含めるため、放出された白色光の色温度はそれに応じて、50A/cm2の定格注入電流密度で放出された白色光
の温度よりも高い値であるT+まで上昇する。同じように、図14のグラフ1410に示したように、注入電流が50A/cm2の定格注入電流密度よりも低い値まで低下すると
、放出された白色光は、緑色活性層QWおよび赤色活性層QWからより高いレベルの相対強度寄与を含めるため、放出された白色光の色温度はそれに応じて、50A/cm2の定
格注入電流で放出された白色光の温度よりも低い値であるT−まで低下する。RGB−IBL−白色LED構造の設計パラメータは、定格の放出された白色光温度付近の所望の白色発光温度範囲に相当する定格注入電流密度の前後で注入電流制御範囲を形成するように選定される。例えば、50A/cm2の定格注入電流密度で6500°Kの白色光温度を
選定する場合、デバイスの注入電流が50A/cm2の定格注入電流密度を下回る所与の
範囲にわたって低下、またはこれを上回る所与の範囲に上昇したとき、RGB−IBL−白色LED構造の設計パラメータも、白色色温度の範囲を例えば2500°K〜8000°Kとなるように設計できる。
白色色温度も調整できる点である。その点において、従来の白色でバック照明したディスプレイでは、バックライトの色温度、およびしばしばその強度は通常一定であり、表示画像の輝度または色合いは、表示画像画素のRGB値を調整することで調整される。これは、一部分が表示画像の輝度および色合いを調整するために使用されるのであって、各画素色のグレースケース値を表現するために使用されるのではないため、通常は表示画像のダイナミックレンジが縮小してしまう手法である。白色発光温度を制御可能な(調整可能な)モノリシックの白色発光LEDデバイスを使用するディスプレイBLUを使用してこれらの制限を緩和できるため、高ダイナミックレンジ(HDR)ディスプレイが可能になる。
度でのELスペクトルを示している。発光は主に、波長範囲がおおよそ560〜680nmで半値全幅(FWHM)が70nmの赤色帯域にある。図15のグラフ1510は、約10A/cm2の中程度の電流密度でのELスペクトルを示している。発光は主に、波波
長範囲がおよそ500〜690nmで半値全幅(FWHM)が120nmの赤色と緑色とを合わせた帯域にある。図15のグラフ1520は、約40A/cm2の注入電流密度で
のELスペクトルを示している。光は、波長範囲がおよそ440〜700nmで半値全幅(FWHM)が190nmである赤色と緑色と青色を合わせた帯域で放出される。図15からわかるように、設計パラメータは、広帯域白色発光を有するモノリシックの白色LEDデバイスを作製するために多色LED構造の活性領域内に埋め込んだIBL用に選定される。
た最大LED内部量子効率(IQE)に相当するLED注入レベルで均一な放出分布になるようにIBLを選定した3−QW IBL−LED(グラフ1640および1645)にある活性QW
を十分に上回っている実際にかなりの注入電流(グラフ1640および1645に丸で記した所)の広範囲内で比較的均一な放出分布であることを示している。図16のグラフ1640および1645では、線1605は青色を指し、線1606は淡青色を指し、線1607は紫色を指し、線1614は濃緑色を指し、線1615は淡緑色を指し、線1616は緑色を指している。
一特性とIBL−LEDの放出均一特性とを比較したものであり、この実施形態に従って選定したIBLのアルミニウム組成およびp−ドーピングアクセプタ濃度を示している。
プレイでは、マイクロスケール画素の多色発光は、制御するシリコン系の相補型金属酸化物半導体(CMOS)構造の上に複数の層の状態発光構造を積層して、(色および強度を)個別に指定できる発光型マイクロ画素アレイデバイスを形成することで実現される。このような発光型マイクロスケール固体照明ディスプレイ技術の1つの利点は、この技術を用いて数ミクロン範囲内の小さい画素サイズを実現できる点である。このような発光型マイクロスケール固体照明ディスプレイの画素ピッチをどれほど小さくできるかは、各マイクロスケール画素の発光色および強度を制御するのに必要な電気接点の数に左右される。三原色を用いてディスプレイの色域を形成する場合、マイクロ画素アレイ全体に対する1つの共通接点のほかに、発光型マイクロスケール画素1つにつき少なくとも3つの接点が必要であり、これによって、最新の半導体デバイスの能力を基準におよそ10ミクロンの範囲内でマイクロスケールの画素ピッチを実現できる。本明細書に開示した可変色で発光する(または調整可能な)固体発光材料をこの種の発光型マイクロスケール固体照明ディスプレイの状況で使用する場合、マイクロ画素アレイ全体に対する1つの共通接点のほかに、各画素の発光を制御するためにはマイクロスケール画素1つにつき1つのみの接点が必要である。マイクロ画素1つにつき必要な接点の数をこのように少なくすることで、5ミクロン以下の発光型多色マイクロスケール画素ピッチを実現することが有利に可能になる。さらに、本明細書に開示した可変色に発光する(または調整可能な)固体発光材料をこの種の発光型マイクロスケール固体照明ディスプレイの状況で使用する場合、(通常の3層の代わりに)多色発光型マイクロスケール画素ディスプレイを実現するためには1つのみの固体発光層が必要であり、それによって実質的にディスプレイの製造コストが下がる。
Claims (43)
- 第1の量子閉じ込め構造と、
第1の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第1の中間キャリアブロッキング層と、
第2の量子閉じ込め構造と
を含む多層半導体発光構造であって、
前記第1の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の量子閉じ込め構造と前記第2の量子閉じ込め構造との間に配置される、多層半導体発光構造。 - 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子細線を含む、請求項1に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子ドットを含む、請求項1に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子井戸を含む、請求項1に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、多重量子井戸を含む、請求項1に記載の多層半導体発光構造。
- 前記多層半導体発光構造は、レーザダイオードを含むダイオード構造である、請求項1に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の中間キャリアブロッキング層の前記所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第1の中間キャリアブロッキング層の組成およびドーピングレベルによって規定される、請求項1に記載の多層半導体発光構造。
- 第2の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第2の中間キャリアブロッキング層と、
第3の量子閉じ込め構造であって、前記第2の中間キャリアブロッキング層が前記第2の量子閉じ込め構造と前記第3の量子閉じ込め構造との間に配置されている、第3の量子閉じ込め構造と
をさらに含み、
前記第2の中間キャリアブロッキング層の前記所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第2の中間キャリアブロッキング層の組成およびドーピングレベルによって規定される、請求項1に記載の多層半導体発光構造。 - 前記第1の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットならびに第2の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットは、(i)光学活性層間での電子移動と正孔移動の非対称性を平衡させ、(ii)前記光学活性層へのキャリア捕捉率を平衡させるように選定され、それによって全体的な活性領域の注入効率が上がり、活性領域のオーバーフロー、キャリアリーク、および前記活性領域外へのキャリア再結合損失が減る、請求項8に記載の多層半導体発光構造。
- 第1の波長の光を放出する第1の量子閉じ込め構造と、
第1の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第1の中間キャリアブロッキング層と、
第2の波長の光を放出する第2の量子閉じ込め構造と
を含む多層半導体多色発光構造であって、
前記第1の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の量子閉じ込め構造と前記第2の量子閉じ込め構造との間に配置される、多層半導体多色発光構造。 - 前記第1の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造との相対発光をもたらすように選定した第1の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有し、前記相対発光は、前記多層半導体多色発光構造内の電流密度に可変的に反応する、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子細線を含む、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子ドットを含む、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子井戸を含む、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、多重量子井戸を含む、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記多層半導体多色発光構造は、多色光を放出するLEDまたはレーザダイオードを含むダイオード構造である、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の中間キャリアブロッキング層の前記所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第1の中間キャリアブロッキング層の組成およびドーピングレベルによって規定される、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。
- 第2の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第2の中間キャリアブロッキング層と、
第3の波長の光を放出する第3の量子閉じ込め構造
とをさらに含み、
前記第2の中間キャリアブロッキング層は、前記第2の量子閉じ込め構造と前記第3の量子閉じ込め構造との間に配置され、
前記第2の中間キャリアブロッキング層の所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第2の中間キャリアブロッキング層の組成およびドーピングレベルによって規定される、請求項10に記載の多層半導体多色発光構造。 - 前記第2の中間キャリアブロッキング層の前記組成および前記ドーピングレベルによって規定された前記第2の中間キャリアブロッキング層の前記所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第1の量子井戸構造、第2の量子井戸構造および第3の量子井戸構造の相対発光をもたらすように選定され、前記相対発光は、前記多層半導体多色発光構造内の電流密度に可変的に反応する、請求項18に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第2の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の中間キャリアブロッキング層の前記バンドギャップおよびバンドオフセットよりも大きいバンドギャップおよびバンドオフセットを有する、請求項18に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記3つの量子閉じ込め構造は、前記多層半導体多色発光構造内の電流密度に反応して
前記多層半導体多色発光構造が赤色、緑色および青色を優勢して発光するように選定される、請求項20に記載の多層半導体多色発光構造。 - 多層半導体発光構造であって、
第1の波長の光を放出する第1の量子閉じ込め構造と、
第1の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第1の中間キャリアブロッキング層と、
第2の波長の光を放出する第2の量子閉じ込め構造と
を含み、
前記第1の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の量子閉じ込め構造と前記第2の量子閉じ込め構造との間に配置され、
第2の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第2の中間キャリアブロッキング層と、
第3の波長の光を放出する第3の量子閉じ込め構造と
を含み、
前記第2の中間キャリアブロッキング層は、前記第2の量子閉じ込め構造と前記第3の量子閉じ込め構造との間に配置され、
前記第1の量子閉じ込め構造は赤色と、第2の量子閉じ込め構造は緑色を、および第3の量子閉じ込め構造は青色をそれぞれ放出し、
前記第1の中間キャリアブロッキング層および第2の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の量子閉じ込め構造、第2の量子閉じ込め構造および第3の量子閉じ込め構造が、所定の注入電流密度でCIEがおよそ等しい原色を放出し、それによって前記多層半導体発光構造が白色光を放出するように選定した所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する、
多層半導体発光構造。 - 前記原色は、赤色、緑色および青色である、請求項22に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子細線を含む、請求項22に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子ドットを含む、請求項22に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子井戸を含む、請求項22に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造、第2の量子閉じ込め構造および第3の量子閉じ込め構造の少なくとも1つは、多重量子井戸を含む、請求項22に記載の多層半導体発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造、第2の量子閉じ込め構造および第3の量子閉じ込め構造は、およそ50A/cm2の注入電流密度でCIEがおよそ等しい前記それぞれの色を放
出する、請求項22に記載の多層半導体発光構造。 - 前記第1の量子閉じ込め構造、第2の量子閉じ込め構造および第3の量子閉じ込め構造は、特定の注入電流密度に対するCIE放出がおよそ等しい赤色、緑色および青色の光を放出し、前記特定の注入電流密度が増すと、前記青色の放出が増大し、前記緑色の放出が減少する、請求項22に記載の多層半導体発光構造。
- 白色発光デバイスの発光色温度は、前記注入電流密度を制御することで制御可能である
、請求項29に記載の多層半導体発光構造。 - 前記第1の量子閉じ込め構造、第2の量子閉じ込め構造および第3の量子閉じ込め構造は、注入電流密度が増大するにつれて前記赤色の放出も減少したときに、CIE放出がおよそ等しい前記それぞれの色を放出する、請求項29に記載の多層半導体発光構造。
- 白色光を放出する前記多層半導体発光構造の前記発光色温度は、前記注入電流密度を制御することで制御可能である、請求項31に記載の多層半導体発光構造。
- 第1の波長の光を放出する第1の量子閉じ込め構造と、
第1の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第1の中間キャリアブロッキング層と、
第2の波長の光を放出する第2の量子閉じ込め構造と
を含む多層半導体多色発光構造であって、
前記第1の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の量子閉じ込め構造と前記第2の量子閉じ込め構造との間に配置され、
前記第1の中間層は、注入電流密度の特定の範囲にわたって発光分布をもたらすように選定され、前記発光分布は、前記第1の中間キャリアブロッキング層のない場合の注入電流密度の同じ範囲にわたる発光分布よりも均一である、多層半導体多色発光構造。 - 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子細線を含む、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子ドットを含む、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、量子井戸を含む、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の量子閉じ込め構造と第2の量子閉じ込め構造の少なくとも一方は、多重量子井戸を含む、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の中間キャリアブロッキング層の前記所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第1の中間キャリアブロッキング層の組成およびドーピングレベルによって規定される、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記多層半導体多色発光構造は、多色光を放出するLEDまたはレーザダイオードを含むダイオード構造である、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。
- 第2の所定のバンドギャップおよびバンドオフセットを有する第2の中間キャリアブロッキング層と、
第3の波長の光を放出する第3の量子閉じ込め構造
とをさらに含み、
前記第2の中間キャリアブロッキング層は、前記第2の量子閉じ込め構造と前記第3の量子閉じ込め構造との間に配置され、
前記第2の中間キャリアブロッキング層の所定のバンドギャップおよび前記バンドオフセットは、前記第2の中間キャリアブロッキング層の組成およびドーピングレベルによって規定される、請求項33に記載の多層半導体多色発光構造。 - 前記第2の中間キャリアブロッキング層は、前記第1の中間キャリアブロッキング層の
前記バンドギャップおよびバンドオフセットよりも大きいバンドギャップおよびバンドオフセットを有する、請求項40に記載の多層半導体多色発光構造。 - 前記第1の中間キャリアブロッキング層および第2の中間キャリアブロッキング層の前記組成およびドーピングは、前記多層半導体多色発光構造内の電流密度に反応して前記多層半導体多色発光構造が赤色、緑色および青色を優勢して発光するように選定される、請求項41に記載の多層半導体多色発光構造。
- 前記第1の中間ブロッキング層および第2の中間ブロッキング層の前記所定のバンドギャップおよびバンドオフセットは、注入電流密度の特定の範囲にわたって発光分布をもたらすように選定され、前記発光分布は、前記第1の中間ブロッキング層および第2の中間ブロッキング層のない場合の注入電流密度の同じ範囲にわたる発光分布よりも均一である、請求項40に記載の多層半導体多色発光構造。
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