專利名稱：一種用于植物照明的led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED，尤其是涉及一種用于植物照明的LED。
背景技術(shù)：
近年來，一直在研究采用人工光源進行的植物培育。特別是使用采用單色性優(yōu)異，能夠節(jié)能、長壽命和小型化的發(fā)光二極管(英文縮寫為LED)進行的照明的栽培方法備受關(guān)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(diào)節(jié)農(nóng)產(chǎn)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(tǒng)植物照明相比，LED植物照明有以下優(yōu)點:節(jié)能，可以直接制造植物需要的光，產(chǎn)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，制造相匹配的光波，而傳統(tǒng)植物燈做不到；LED植物照明波長類型豐富，不僅可以調(diào)節(jié)作物開花與結(jié)實，而且還能控制株高和植物的營養(yǎng)成分；LED植物照明隨著技術(shù)提升，系統(tǒng)發(fā)熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)，實現(xiàn)了低熱負(fù)荷和生產(chǎn)空間小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于植物照明的LED，其采用新的發(fā)光材料GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)，發(fā)光效率可提升5(Γ100%，效益明顯。一種用于植 物照明的LED，其特征在于:具有基板，設(shè)置在所述基板上的PN結(jié)型的發(fā)光部，所述發(fā)光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsyP(1_γ)的應(yīng)變發(fā)光層，其中X和Y是分別滿足0〈Χ〈1和0〈Υ〈1的數(shù)值。在一些實施中，所述發(fā)光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)的應(yīng)變發(fā)光層,其中X和Y是分別滿足0〈X〈1和0〈Y〈0.2的數(shù)值。進一步地，所述發(fā)光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)的應(yīng)變發(fā)光層，其中X和Y是分別滿足0〈χ〈1和0〈Y〈0.1的數(shù)值。更進一步地，所述發(fā)光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsYP(1_Y)的應(yīng)變發(fā)光層，其中X和Y是分別滿足0〈χ〈1和0〈Y ( 0.05的數(shù)值。進一步地，所述發(fā)光部還具有勢壘層，與所述應(yīng)變發(fā)光層形成具有2 40對的交
替疊層結(jié)構(gòu)。進一步地,所述每對交替疊層結(jié)構(gòu)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(shù)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(shè)置在所述基板與發(fā)光部之間的緩沖層。進一步地，還包括設(shè)置在所述發(fā)光部上的窗口層。
進一步地,所述窗口層的材質(zhì)選用GaP。進一步地，所述窗口層的厚度是0.5 15 μ m的范圍。進一步地，用于促進植物培育的光合作用的發(fā)光二極管，所述應(yīng)變發(fā)光層的峰發(fā)光波長是65(T750nm的范圍。進一步地，用于促進植物培育的光合作用的發(fā)光二極管，所述應(yīng)變發(fā)光層的峰發(fā)光波長是70(T750nm的范圍。本發(fā)明的用于植物照明的LED，在基板上設(shè)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(shù)值)的應(yīng)變發(fā)光層的發(fā)光部。通過應(yīng)變發(fā)光層的材質(zhì)采用GalnAsP，能夠提高應(yīng)變發(fā)光層的發(fā)光效率。此外，由于應(yīng)變發(fā)光層的材質(zhì)不含Al組分，因此有助于提升壽命穩(wěn)定性。另外，通過調(diào)整前述應(yīng)變發(fā)光層的組成和厚度，能夠使來自應(yīng)變發(fā)光層的發(fā)光波長為65(T750nm的范圍。進一步地，本發(fā)明之用于植物照明的LED在發(fā)光部上設(shè)置有窗口層，該窗口層對于發(fā)光波長透明，因此不會吸收來自發(fā)光部的發(fā)光，還可以起電流擴展的作用。因而，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠大量生產(chǎn)發(fā)光波長65(T750nm范圍的高輸出功率和/或高效率的LED。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖1為根據(jù)本發(fā)明實施的一種用于植物照明的LED的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實施例方式從迄今為止的研究結(jié)果來看，作為適合于植物培養(yǎng)照明用的光源的發(fā)光波長，確認(rèn)了波長450nm附近的藍(lán)色光和波長60(T750nm區(qū)域的紅色光的效果。傳統(tǒng)用于植物照明產(chǎn)品的發(fā)光層材料采用AlGaAsP或AlGaAs，然而由AlGaAsP或AlGaAs構(gòu)成的發(fā)光層的LED，其發(fā)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(jié)能和成本方面考慮，因此有必要開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)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(chǎn)品壽命穩(wěn)定性。GaInP發(fā)光波長在640nm附近，GaAs發(fā)光波長在850nm附近，下面各實施例通過在發(fā)光層GaInP材料基礎(chǔ)上摻雜As的同時調(diào)整應(yīng)變發(fā)光層材料的厚度及應(yīng)變量，從而開發(fā)出適合波長65(T750nm區(qū)域植物照明產(chǎn)品生長的一種新外延結(jié)構(gòu)構(gòu)成的發(fā)光二極管。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施作詳細(xì)說明。實施例1如圖1所不，一種發(fā)光二極管，包括:基板11,分為第一表面和第二表面；發(fā)光部，由從下至上依次為緩沖層12、第一限制層13、發(fā)光層14和第二限制層15的半導(dǎo)體材料層堆疊而成，形成于基板11的第一表面之上；窗口層16,形成于所述發(fā)光部第二限制層15的局部區(qū)域之上；第二電極17,形成于窗口層16之上；第二電極18,形成于基板11的第二表面之上。在本器件結(jié)構(gòu)中，基板11的材料可以選自GaAs、GaP或前述的任意組合之一。緩沖層12具有緩和用于外延生長的基板的晶格缺陷的作用，但其并非器件必選的膜層。發(fā)光部包括應(yīng)變發(fā)光層與勢壘層交替的疊層結(jié)構(gòu)，包含2對以上，優(yōu)選為2-40對，每對交替疊層結(jié)構(gòu)的厚度為^lOOnm范圍，但不局限此于，采用多對交替的疊層結(jié)構(gòu)可以有效提升器件的飽和電流。在本實施例中，應(yīng)變發(fā)光層與勢壘層交替的疊層結(jié)構(gòu)的對數(shù)為6對,每對交替疊層結(jié)構(gòu)的厚度選取40nm,總厚度為240nm。應(yīng)變發(fā)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(shù)值。進一步地，為了更好地將發(fā)光層的峰值波控制在650-750nm，上述Y優(yōu)選為0〈Y〈0.2的范圍，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(shù)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(zhì)選用GaP，厚度是0.5 15 μ m的范圍，其具有電流擴展的作用，但其也并非器件必選的膜層，可以根據(jù)工藝參數(shù)的需要加以選擇。將評價尺寸為42X42mil大功率的四元系發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)的光電特性列于表I。如表I所示，在第一電極和第二電極通電后流過電流的結(jié)果，發(fā)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(quán)利要求
1.一種用于植物照明的LED，其特征在于:具有基板，設(shè)置在所述基板上的PN結(jié)型的發(fā)光部，所述發(fā)光部具有組成式為GaxIn(1_x)AsyP(1_γ)的應(yīng)變發(fā)光層，其中X和Y是分別滿足0〈Χ〈1和0〈Υ〈1的數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:0〈Y〈0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:0〈Y〈0.1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:0〈Y( 0.05。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:所述發(fā)光部還具有勢壘層，與所述應(yīng)變發(fā)光層形成具有2 40對的交替疊層結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:所述每對交替疊層結(jié)構(gòu)的厚度為5 1OOnm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于: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(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:還包括設(shè)置在所述發(fā)光部之上的GaP窗口層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:所述應(yīng)變發(fā)光層的峰發(fā)光波長是650~750nm的范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于植物照明的LED，其特征在于:所述應(yīng)變發(fā)光層的峰發(fā)光波長是700~750nm的范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于植物照明的LED，其特征在于具有基板，設(shè)置在所述基板上的PN結(jié)型的發(fā)光部，所述發(fā)光部具有組成式為GaXIn(1-X)AsYP(1-Y)的應(yīng)變發(fā)光層，其中X和Y是分別滿足0<X<1和0<Y<1的數(shù)值。所述發(fā)光部還具有勢壘層，與所述應(yīng)變發(fā)光層形成具有2～40對的交替疊層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用新的發(fā)光材料GaXIn(1-X)AsYP(1-Y)，發(fā)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(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)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