一種用於植物照明的led的製作方法

2023-05-13 10:29:06 1

專利名稱：一種用於植物照明的led的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED，尤其是涉及一種用於植物照明的LED。
背景技術：
近年來，一直在研究採用人工光源進行的植物培育。特別是使用採用單色性優異，能夠節能、長壽命和小型化的發光二極體(英文縮寫為LED)進行的照明的栽培方法備受關注。植物照明主要包括植物生長燈和水族燈，植物生長燈在自然光照不充足的情況下進行光源的補充，主要是扮演與太陽光互補、調節農產品生長的角色。水族燈在促進水生植物生長的同時也起到照明作用方便觀賞。與傳統植物照明相比，LED植物照明有以下優點:節能，可以直接製造植物需要的光，產生相同流明的光子，耗電量少；高效，LED是單色光，可以貼合植物需要，製造相匹配的光波，而傳統植物燈做不到；LED植物照明波長類型豐富，不僅可以調節作物開花與結實，而且還能控制株高和植物的營養成分；LED植物照明隨著技術提升，系統發熱少，佔用空間小，可用於多層栽培立體組合系統，實現了低熱負荷和生產空間小型化。

發明內容
本發明公開了一種用於植物照明的LED，其採用新的發光材料GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)，發光效率可提升5(Γ100%，效益明顯。一種用於植 物照明的LED，其特徵在於:具有基板，設置在所述基板上的PN結型的發光部，所述發光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsyP(1_γ)的應變發光層，其中X和Y是分別滿足0〈Χ〈1和0〈Υ〈1的數值。在一些實施中，所述發光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)的應變發光層,其中X和Y是分別滿足0〈X〈1和0〈Y〈0.2的數值。進一步地，所述發光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)的應變發光層，其中X和Y是分別滿足0〈χ〈1和0〈Y〈0.1的數值。更進一步地，所述發光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)的應變發光層，其中X和Y是分別滿足0〈χ〈1和0〈Y ( 0.05的數值。進一步地，所述發光部還具有勢壘層，與所述應變發光層形成具有2 40對的交
替疊層結構。進一步地,所述每對交替疊層結構的厚度為5 100nm。進一步地，所述勢壘層的組成式為(AlxGa1JYIn(1_Y)P (其中，X和Y是分別滿足
0.3彡X彡I和0〈Υ〈1的數值)。進一步地,所述基板材料選自GaAs、GaP或前述的任意組合之一。進一步地，還包括設置在所述基板與發光部之間的緩衝層。進一步地，還包括設置在所述發光部上的窗口層。
進一步地,所述窗口層的材質選用GaP。進一步地，所述窗口層的厚度是0.5 15 μ m的範圍。進一步地，用於促進植物培育的光合作用的發光二極體，所述應變發光層的峰發光波長是65(T750nm的範圍。進一步地，用於促進植物培育的光合作用的發光二極體，所述應變發光層的峰發光波長是70(T750nm的範圍。本發明的用於植物照明的LED，在基板上設置具有組成式GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)(其中，X和Y是分別滿足0〈χ〈1和0〈Y〈1的數值)的應變發光層的發光部。通過應變發光層的材質採用GalnAsP，能夠提高應變發光層的發光效率。此外，由於應變發光層的材質不含Al組分，因此有助於提升壽命穩定性。另外，通過調整前述應變發光層的組成和厚度，能夠使來自應變發光層的發光波長為65(T750nm的範圍。進一步地，本發明之用於植物照明的LED在發光部上設置有窗口層，該窗口層對於發光波長透明，因此不會吸收來自發光部的發光，還可以起電流擴展的作用。因而，根據本發明，能夠提供能夠大量生產發光波長65(T750nm範圍的高輸出功率和/或高效率的LED。本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。


附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪製。圖1為根據本發明實施的一種用於植物照明的LED的結構剖視圖。
具體實施例方式從迄今為止的研究結果來看，作為適合於植物培養照明用的光源的發光波長，確認了波長450nm附近的藍色光和波長60(T750nm區域的紅色光的效果。傳統用於植物照明產品的發光層材料採用AlGaAsP或AlGaAs，然而由AlGaAsP或AlGaAs構成的發光層的LED，其發光輸出功率偏低。為了推進植物培育用的照明LED光源實用化，從節能和成本方面考慮，因此有必要開發能夠實現高輸出功率化和/或高效率化的 LED。下面各實施例提出了一種適合植物照明用的波段為65(T750nm的LED，其具有高輸出功率、良好的產品壽命穩定性。GaInP發光波長在640nm附近，GaAs發光波長在850nm附近，下面各實施例通過在發光層GaInP材料基礎上摻雜As的同時調整應變發光層材料的厚度及應變量，從而開發出適合波長65(T750nm區域植物照明產品生長的一種新外延結構構成的發光二極體。下面結合附圖和實施例對本發明的實施作詳細說明。實施例1如圖1所不，一種發光二極體，包括:基板11,分為第一表面和第二表面；發光部，由從下至上依次為緩衝層12、第一限制層13、發光層14和第二限制層15的半導體材料層堆疊而成，形成於基板11的第一表面之上；窗口層16,形成於所述發光部第二限制層15的局部區域之上；第二電極17,形成於窗口層16之上；第二電極18,形成於基板11的第二表面之上。在本器件結構中，基板11的材料可以選自GaAs、GaP或前述的任意組合之一。緩衝層12具有緩和用於外延生長的基板的晶格缺陷的作用，但其並非器件必選的膜層。發光部包括應變發光層與勢壘層交替的疊層結構，包含2對以上，優選為2-40對，每對交替疊層結構的厚度為^lOOnm範圍，但不局限此於，採用多對交替的疊層結構可以有效提升器件的飽和電流。在本實施例中，應變發光層與勢壘層交替的疊層結構的對數為6對,每對交替疊層結構的厚度選取40nm,總厚度為240nm。應變發光層材料選用不含Al的GaInAsP,其具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)，其中，X和Y是分別滿足0〈χ〈1和0〈Y〈1的數值。進一步地，為了更好地將發光層的峰值波控制在650-750nm，上述Y優選為0〈Y〈0.2的範圍，在本實施例中X取值為0.5，Y取值為0.01。勢壘層材料選用AlGaInP,其組成式為(AlxGa1-x)yIn(1_Y)P，其中，X和Y是分別滿足
0.3≤X≤1和0〈Υ〈1的數值，在本實施例中，X取值為0.5，Y取值為0.5。窗口層的材質選用GaP，厚度是0.5 15 μ m的範圍，其具有電流擴展的作用，但其也並非器件必選的膜層，可以根據工藝參數的需要加以選擇。將評價尺寸為42X42mil大功率的四元系發光二極體器件結構的光電特性列於表I。如表I所示，在第一電極和第二電極通電後流過電流的結果，發射出了峰波長平均值為685.6nm的紅色光，正向流過350毫安(mA)電流時的正向電壓平均值為2.25V，輸出功率為 250.3mW。表權利要求
1.一種用於植物照明的LED，其特徵在於:具有基板，設置在所述基板上的PN結型的發光部，所述發光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsyP(1_γ)的應變發光層，其中X和Y是分別滿足0〈Χ〈1和0〈Υ〈1的數值。
2.根據權利要求1所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:0〈Y〈0.2。
3.根據權利要求1所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:0〈Y〈0.1。
4.根據權利要求1所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:0〈Y( 0.05。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:所述發光部還具有勢壘層，與所述應變發光層形成具有2 40對的交替疊層結構。
6.根據權利要求5所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:所述每對交替疊層結構的厚度為5 1OOnm。
7.根據權利要求1或2或3或4所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:所述勢壘層的組成式為(AlxGa1J YIn(1_Y)P，其中X和Y是分別滿足0.3彡X彡I和0〈Υ〈1的數值。
8.根據權利要求1或2或3或4所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:還包括設置在所述發光部之上的GaP窗口層。
9.根據權利要求1或2所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:所述應變發光層的峰發光波長是650~750nm的範圍。
10.根據權利要求1或2所述的一種用於植物照明的LED，其特徵在於:所述應變發光層的峰發光波長是700~750nm的範圍。
全文摘要
本發明公開了一種用於植物照明的LED，其特徵在於具有基板，設置在所述基板上的PN結型的發光部，所述發光部具有組成式為GaXIn(1-X)AsYP(1-Y)的應變發光層，其中X和Y是分別滿足0<X<1和0<Y<1的數值。所述發光部還具有勢壘層，與所述應變發光層形成具有2～40對的交替疊層結構。該結構採用新的發光材料GaXIn(1-X)AsYP(1-Y)，發光效率可提升50~100%，效益明顯。
文檔編號H01L33/30GK103137818SQ20131007262
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者林鴻亮, 吳超瑜, 黃苡叡, 吳俊毅, 陶青山 申請人:天津三安光電有限公司