包括轉(zhuǎn)換元件的光電子器件和用于制造包括轉(zhuǎn)換元件的光電子器件的方法
【專利說明】包括轉(zhuǎn)換元件的光電子器件和用于制造包括轉(zhuǎn)換元件的光 電子器件的方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉參引
[0002] 本申請要求德國專利申請10 2013 106 575. 9的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過參引結(jié) 合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及一種包括轉(zhuǎn)換元件的光電子器件和一種用于制造包括轉(zhuǎn)換元件的光 電子器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]光電子器件、例如發(fā)光二極管（LED)通常具有轉(zhuǎn)換元件、例如帶有轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn) 換小板。轉(zhuǎn)換材料將由福射源發(fā)射的福射轉(zhuǎn)換為具有改變的、例如更長的波長的福射。在 此，除了發(fā)射的福射W外產(chǎn)生熱量。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換元件具有對通過轉(zhuǎn)換材料產(chǎn)生的熱量的不 充分的散熱。由此，在轉(zhuǎn)換元件中出現(xiàn)局部集熱，所述局部集熱造成亮度的降低并且造成色 度坐標(biāo)的變化W及造成LED的過早的失效。尤其在具有高的能效（直至150Im/W)和高的 力求的光收益的LED中，借助傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換元件，不能足夠有效地將熱量引出。尤其，為了推 動將LED用作為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光機構(gòu)，LED的高的能效是重要的。存在由無機-有機雜化材料制 造轉(zhuǎn)換元件的方式。雖然所述轉(zhuǎn)換元件的特征能夠在于與例如由娃樹脂構(gòu)成的轉(zhuǎn)換元件相 比改進的熱導(dǎo)率，然而所述轉(zhuǎn)換元件由于通過其在LED中承受的福射和溫度作用造成的有 機殘余而非?？斓厥境霾焕睦匣F(xiàn)象，如形成裂紋、變暗和變黃。此外，嵌有轉(zhuǎn)換材料的 傳統(tǒng)使用的材料通常具有與轉(zhuǎn)換材料不同的折射率，由此福射損耗通過散射和反射產(chǎn)生進 而器件的效率降低。由于在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換元件中存在的二氧化娃組分和聚合物組，折射率在 20°C時增大超過IId= 1.5僅能夠困難地或不能夠?qū)崿F(xiàn)。通常使用的轉(zhuǎn)換材料、例如LuAg 和YAG相反地在20°C時具有大約nD= 1. 7的折射率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的至少一個實施方式的目的是，提供一種光電子器件，所述光電子器 件具有與現(xiàn)有技術(shù)相比帶有改進的特性的轉(zhuǎn)換元件，所述光電子器件此外能夠成本適宜地 制造。
[0006] 所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的光電子器件和通過具有權(quán)利要求7的特征 的用于制造光電子器件的方法來實現(xiàn)。
[0007] 在分別從屬的權(quán)利要求中提出本發(fā)明的有利的構(gòu)成方案W及改進方案。
[0008] 提出一種光電子器件。光電子器件包括具有有源層的層序列，所述有源層在器件 運行時發(fā)射電磁初級福射。此外，器件包括至少一個轉(zhuǎn)換元件，所述轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在電磁初 級福射的光路中。至少一個轉(zhuǎn)換元件包括轉(zhuǎn)換顆粒和粘結(jié)劑材料，其中轉(zhuǎn)換顆粒分布在粘 結(jié)劑材料中。轉(zhuǎn)換顆粒至少部分地將電磁初級福射轉(zhuǎn)換為電磁次級福射。粘結(jié)劑材料由通 式I或II的鹽或者由通式I或通式II的不同的鹽的混合物或者由通式I和II的不同的 鹽的混合物制成。
[0009] AHals?州2〇 ;A*Hal*4 ?y地2〇，
[0010] 通式I通式II
[0011] 在通式I和II的鹽中適用的是：
[001引-A = Af+或B 3+;
[001 引-A* =Ti4\Zf4\Zn如或Si如；
[0014] -Hal=F、C1、化或I;
[0015] -Hal* =F、C1、化或I;
[001引-y=0、1、2、3、4、5或6 ;
[0017] -y*=0、1、2、3、4、5或 6。
[0018] 通過包括轉(zhuǎn)換顆粒和粘結(jié)劑材料的轉(zhuǎn)換元件，能夠?qū)⒃谵D(zhuǎn)換元件中通過轉(zhuǎn)換顆粒 產(chǎn)生的熱量非常好地導(dǎo)出。由此，在轉(zhuǎn)換元件中僅出現(xiàn)少量的或可忽略的局部集熱，并且能 夠保證在光電子器件的運行持續(xù)時間期間的恒定的亮度和恒定的色度坐標(biāo)。因此，預(yù)防光 電子器件的過早的失效并且延長光電子器件的使用壽命。運樣制造的粘結(jié)劑材料能夠通過 改變其成分具有近似地或甚至精確地對應(yīng)于轉(zhuǎn)換顆粒的折射率的折射率。由此，能夠避免 或盡可能避免初級和/或次級福射在轉(zhuǎn)換元件中的散射和反射損耗。
[0019] 轉(zhuǎn)換顆粒將電磁初級福射至少部分地轉(zhuǎn)換為電磁次級福射，運一方面能夠表示， 電磁初級福射至少部分地由轉(zhuǎn)換顆粒吸收并且作為具有至少部分地不同于初級福射的波 長范圍的次級福射發(fā)射。在此，被吸收的初級福射的一部分作為熱量由轉(zhuǎn)換顆粒發(fā)出。電 磁初級福射和電磁次級福射能夠包括在紅外至紫外波長范圍中、尤其在可見波長范圍中的 一個或多個波長和/或波長范圍。在此，初級福射的光譜和/或次級福射的光譜能夠是窄 帶的，也就是說，初級福射和/或次級福射能夠具有單色的或近似單色的波長范圍。初級福 射的光譜和/或次級福射的光譜也能夠替選地是寬帶的，運就是說，初級福射和/或次級福 射能夠具有混合色的波長范圍，其中混合色的波長范圍能夠具有連續(xù)的光譜或帶有不同波 長的多個離散的光譜分量。例如，電磁初級福射能夠具有紫外的至綠色的波長范圍中的波 長范圍，而電磁次級福射能夠具有藍色的至紅外的波長范圍中的波長范圍。特別優(yōu)選地，初 級福射和次級福射能夠重疊地喚起白色的發(fā)光印象。對此，初級福射優(yōu)選能夠喚起藍色的 發(fā)光印象并且次級福射能夠喚起黃色的發(fā)光印象，所述黃色的發(fā)光印象能夠通過次級福射 在黃色的波長范圍中的光譜分量和/或在綠色的和紅色的波長范圍中的光譜分量產(chǎn)生。
[0020] 轉(zhuǎn)換顆粒至少部分地將電磁初級福射轉(zhuǎn)換為電磁次級福射，運也能夠表示，電磁 初級福射近似完全地通過轉(zhuǎn)換顆粒吸收并且W電磁次級福射的形式和W熱量的形式發(fā)出。 因此，根據(jù)該實施方式的光電子器件的所發(fā)射的福射近似完全地對應(yīng)于電磁次級福射。近 似完全的轉(zhuǎn)換理解為超過90%、尤其超過95%的轉(zhuǎn)換。
[0021] 在本文中，"層序列"理解為包括多于一個層的層序列，例如P型滲雜的和n型滲雜 的半導(dǎo)體層的序列，其中層相疊地設(shè)置，并且其中包含至少一個有源層，所述有源層發(fā)射電 磁初級福射。
[0022] 層序列能夠構(gòu)成為外延層序列或構(gòu)成為具有外延層序列的發(fā)射福射的半導(dǎo)體忍 片，即構(gòu)成為外延生長的半導(dǎo)體層序列。在此，層序列例如能夠基于InGaAlN構(gòu)成。基于 InGaAlN的半導(dǎo)體忍片和半導(dǎo)體層序列尤其是下述半導(dǎo)體忍片和半導(dǎo)體層序列，其中外延 制造的半導(dǎo)體層序列具有由不同的單層構(gòu)成的層序列，所述層序列包含至少一個具有出自 III-V族化合物半導(dǎo)體材料體系IrixAlyGaiXyN的材料的單層，其中0《x《l，0《y《l并 且x+y《1。具有基于InGaAlN的至少一個有源層的半導(dǎo)體層序列例如能夠發(fā)射在紫外至 綠色的波長范圍中的電磁福射。
[0023] 替選地或附加地，半導(dǎo)體層序列或半導(dǎo)體忍片也能夠基于InGaAlP,運就是說，半 導(dǎo)體層序列能夠具有不同的單層，其中至少一個單層具有出自III-V族化合物半導(dǎo)體材料 體系IrixAlyGaiXyP的材料，其中〇《x《l，0《y《l并且x+y《1。具有基于InGaAlP的 至少一個有源層的半導(dǎo)體層序列和半導(dǎo)體忍片例如能夠優(yōu)選地發(fā)射具有在綠色的至紅色 的波長范圍中的一個或多個光譜分量的電磁福射。
[0024] 替選地或附加地，半導(dǎo)體層序列或半導(dǎo)體忍片也能夠具有其他的III-V族化合物 半導(dǎo)體材料體系，例如基于AlGaAs的材料，或II-VI族化合物半導(dǎo)體材料體系。尤其，具有 基于AlGaAs的材料的有源層能夠適合于發(fā)射具有在紅色的至紅外的波長范圍中的一個或 多個光譜分量的電磁福射。
[00巧]有源的半導(dǎo)體層序列除了有源層W外能夠包括其他的功能層和功能區(qū)域，例如P型滲雜的或n型滲雜的載流子傳輸層，即電子或空穴傳輸層，未滲雜的或P型滲雜的或n 型滲雜的限制層、包覆層或波導(dǎo)層、阻擋層、平坦化層、緩沖層、保護層和/或電極W及其組 合。此外，例如在半導(dǎo)體層序列的背離生長襯底的一側(cè)上能夠施加一個或多個鏡層。在此 所描述的設(shè)及有源層或其他功能層和區(qū)域的結(jié)構(gòu)尤其在構(gòu)造、功能和結(jié)構(gòu)方面是本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的進而在此不詳細(xì)闡述。
[0026] 光電子器件能夠是發(fā)光二極管、光電二極管-晶體管陣列/模塊和光學(xué)聯(lián)接器。替 選地，可能的是，有機發(fā)光二極管（OLED)選作為光電子器件。尤其，光電子器件能夠是具有 直至150Im/W的效率的LED。
[0027] 根據(jù)一個實施方式，轉(zhuǎn)換元件具有在IW/mK和4.OW/mK之間、在1.OW/mK和3.OW/ mK之間或在1.OW/mK和2.OW/mK之間的熱導(dǎo)率。在所述范圍中，在轉(zhuǎn)換元件中通過轉(zhuǎn)換顆 粒產(chǎn)生的熱量能夠非常好地導(dǎo)出。轉(zhuǎn)換元件的熱導(dǎo)率越大，散熱就越好。
[0028] 在一個實施方式中，轉(zhuǎn)換元件通過將轉(zhuǎn)換顆粒與通式I或II的鹽的溶液或者通式 I或通式II的不同的鹽的混合物的溶液或者通式I和II的不同的鹽的混合物的溶液混合 并且隨后將鹽或鹽的混合物通過將溫度升高到溫度Tl液化來制造。通過液化鹽，鹽分子能 夠自由移動并且分布。液體包圍轉(zhuǎn)換顆粒并且填充存在的孔。因此，已經(jīng)得到隨后的粘結(jié) 劑材料的、即液化的鹽的或液化的鹽的混合物的最初的壓縮，使得轉(zhuǎn)換元件通過所述制造 方法不具有或幾乎不具有孔或裂紋。
[0029] 在一個實施方式中，溫度Tl大于所使用的鹽的