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CN113036007A - 发光二极管芯片 - Google Patents

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CN113036007A
CN113036007A CN202110219720.7A CN202110219720A CN113036007A CN 113036007 A CN113036007 A CN 113036007A CN 202110219720 A CN202110219720 A CN 202110219720A CN 113036007 A CN113036007 A CN 113036007A
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CN
China
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quantum well
type semiconductor
well structure
semiconductor layer
layer
Prior art date
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Application number
CN202110219720.7A
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English (en)
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樊本杰
杨鸿志
邓顺达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaistar Lighting Xiamen Co Ltd
Original Assignee
Kaistar Lighting Xiamen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Kaistar Lighting Xiamen Co Ltd filed Critical Kaistar Lighting Xiamen Co Ltd
Priority to CN202110219720.7A priority Critical patent/CN113036007A/zh
Publication of CN113036007A publication Critical patent/CN113036007A/zh
Priority to US17/676,265 priority patent/US12224372B2/en
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Abstract

本发明实施例公开了一种发光二极管芯片，例如包括：第一掺杂类型半导体层；第二掺杂类型半导体层；以及多量子阱结构层，形成在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层之间。其中，所述多量子阱结构层包括在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层的距离方向上层叠设置的多个第一量子阱结构和至少一个第二量子阱结构，所述多个第一量子阱结构用于发射第一颜色光，所述至少一个第二量子阱结构用于发射不同于所述第一颜色光的第二颜色光，且所述至少一个第二量子阱结构的阱层总数为所述多个第一量子阱结构中位于所述至少一个第二量子阱结构与所述第二掺杂类型半导体层之间的第一量子阱结构的阱层总数的1/15～1/5。

Description

发光二极管芯片
技术领域
本发明涉及固态发光器件技术领域，尤其涉及一种发光二极管芯片。
背景技术
目前的显示屏市场主要是由LCD显示屏、OLED显示屏和LED显示屏三大部分组成，LCD显示屏和OLED显示屏的显示效果较优，LED显示屏目前只有LED直显和mini-LED背光+QD滤光片可以媲美。LED直显和mini-LED背光+QD滤光片的特点是RGB三基色的光谱够窄(半波宽小)，这是目前荧光粉难以达到的，或至少是绿色荧光粉所达不到的效果，mini-LED背光+QD滤光片目前也还不成熟，亮度较差以及信赖性也未完全解决。
因此，如何既满足亮度及信赖性、又达到发射光光谱够窄等要求是目前待解决的技术问题。
发明内容
因此，为克服现有技术存在的至少部分缺陷与不足，本发明实施例提供一种发射光谱具有多个峰值波长的发光二极管芯片。
具体地，本发明实施例提出的一种发光二极管芯片，包括：第一掺杂类型半导体层；第二掺杂类型半导体层；以及，多量子阱结构层，形成在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层之间。其中，所述多量子阱结构层包括在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层的距离方向上层叠设置的多个第一量子阱结构和至少一个第二量子阱结构，所述多个第一量子阱结构用于发射第一颜色光，所述至少一个第二量子阱结构用于发射不同于所述第一颜色光的第二颜色光，且所述至少一个第二量子阱结构的阱层总数为所述多个第一量子阱结构中位于所述至少一个第二量子阱结构与所述第二掺杂类型半导体层之间的第一量子阱结构的阱层总数的1/15～1/5。
在本发明的一个实施例中，所述第一掺杂类型半导体层为N型半导体层，所述第二掺杂类型半导体层为P型半导体层，所述多个第一量子阱结构为多个蓝光量子阱结构且用于发射蓝光，所述至少一个第二量子阱结构为至少一个绿光量子阱结构且用于发射绿光。
在本发明的一个实施例中，所述发光二极管芯片的发射光谱具有位于蓝光波段的第一峰值和位于绿光波段的第二峰值，所述第二峰值的强度为所述第一峰值的强度的20％～60％，所述第一峰值的波长位于430～470纳米范围内，所述第二峰值的波长位于510～550纳米范围内。
在本发明的一个实施例中，所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度为其阱层厚度的1～4倍，所述多个蓝光量子阱结构的每一者的垒层厚度为其阱层厚度的1～4倍。
在本发明的一个实施例中，所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的阱层厚度等于所述多个蓝光量子阱结构的每一者的阱层厚度，且所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度等于所述多个蓝光量子阱结构的每一者的垒层厚度。
在本发明的一个实施例中，所述多个蓝光量子阱结构中位于所述至少一个绿光量子阱结构与所述P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的至少一者的垒层厚度大于所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度。
在本发明的一个实施例中，所述多个蓝光量子阱结构中位于所述至少一个绿光量子阱结构与所述P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的至少一者的垒层厚度小于所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度。
在本发明的一个实施例中，所述至少一个绿光量子阱结构为多个绿光量子阱结构，且所述多个绿光量子阱结构在所述距离方向上层叠且相邻设置。
在本发明的一个实施例中，所述多个第一量子阱结构的每一者的禁带宽度为2.64～2.88电子伏特，所述至少一个第二量子阱结构的每一者的禁带宽度为2.25～2.43电子伏特，所述第一颜色光的峰值波长小于所述第二颜色光的峰值波长，且所述第一颜色光的峰值强度大于所述第二颜色光的峰值强度。
在本发明的一个实施例中，所述发光二极管芯片还包括：衬底；缓冲层，位于所述衬底上，其中所述第一掺杂类型半导体层、所述多量子阱结构层与所述第二掺杂类型半导体层依次外延生长在所述缓冲层远离所述衬底的一侧；第一电极，设置在所述第一掺杂类型半导体层上、且与所述第一掺杂类型半导体层形成欧姆接触；以及，第二电极，设置在所述第二掺杂类型半导体层上、且与所述第二掺杂类型半导体层形成欧姆接触。其中，所述多量子阱结构层为InGaN/GaN多量子阱结构层，且所述至少一个第二量子阱结构的每一者的阱层的铟浓度大于所述多个第一量子阱结构的每一者的阱层的铟浓度。
由上可知，本发明实施例在所述多量子阱结构层中设计出具有不同禁带宽度的量子阱结构，也即层叠设置在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层的距离方向上的多个第一量子阱结构和至少一个第二量子阱结构，并使得所述至少一个第二量子阱结构的阱层总数为所述多个第一量子阱结构中位于所述至少一个第二量子阱结构与所述第二掺杂类型半导体层之间的第一量子阱结构的阱层总数的1/15～1/5，如此一来，本实施例的发光二极管芯片能够同时发射多种例如两种不同波长的颜色光，比如同时发射蓝光和绿光，所述蓝光和绿光搭配红色荧光粉可以满足显示屏所需的亮度及信赖性、发射光光谱够窄等要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提出的一种发光二极管芯片的结构示意图。
图2A为本发明实施例的多量子阱结构层的第一实施方式的能带示意图。
图2B为本发明实施例的发光二极管芯片采用图2A所示多量子阱结构层时的发射光谱示意图。
图3为本发明实施例的多量子阱结构层的第二实施方式的能带示意图。
图4A为本发明实施例的多量子阱结构层的第三实施方式的能带示意图。
图4B为本发明实施例的发光二极管芯片采用图2A和图4A所示多量子阱结构层时的两种发射光谱示意图。
图5为本发明实施例的多量子阱结构层的第四实施方式的能带示意图。
图6为本发明实施例的多量子阱结构层的第五实施方式的能带示意图。
图7为本发明实施例的多量子阱结构层的第六实施方式的能带示意图。
图8为本发明实施例的多量子阱结构层的第七实施方式的能带示意图。
图9为本发明实施例的发光二极管芯片的反映绿光峰值强度相对于蓝光峰值强度的比例大小的一种发射光谱示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明描述的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明实施例中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
参见图1，本发明实施例提供的一种发光二极管芯片100，主要包括：第一掺杂类型半导体层10、多量子阱结构层20和第二掺杂类型半导体层30。典型地，本实施例的发光二极管芯片100还设置有衬底40、缓冲层50、第一电极60和第二电极70。
承上述，一般发光二极管芯片只能发出具有一定半高宽的单一波长的光，例如蓝光发光二极管芯片只能发出蓝光，绿光发光二极管芯片只能发出绿光，经本发明的发明人研究发现，这是因为发光二极管芯片的外延多量子阱结构层中的阱层设计为每一个量子阱结构都具有相同的禁带宽度，以InGaN/GaN多量子阱结构层为例，也就是说其具有相同的铟(In)浓度。
本实施例的发光二极管芯片100通过在多量子阱结构层20中设计出具有不同禁带宽度的量子阱结构，也即能够发出第一颜色光的量子阱结构和发出不同于所述第一颜色光的第二颜色光的量子阱结构，从而使得所述发光二极管芯片100的发射光谱具有多个峰值波长。
具体地，所述多量子阱结构层20形成在所述第一掺杂类型半导体层10与所述第二掺杂类型半导体层30之间。所述多量子阱结构层20包括在所述第一掺杂类型半导体层10与所述第二掺杂类型半导体层30的距离方向上层叠设置的多个第一量子阱结构和至少一个第二量子阱结构，所述多个第一量子阱结构用于发射第一颜色光，所述至少一个第二量子阱结构用于发射不同于所述第一颜色光的第二颜色光，且所述至少一个第二量子阱结构的阱层总数为所述多个第一量子阱结构中位于所述至少一个第二量子阱结构与所述第二掺杂类型半导体层30之间的第一量子阱结构的阱层总数的1/15～1/5。其中，所述第一掺杂类型半导体层10例如是N型半导体层比如N型GaN层，所述第二掺杂类型半导体层30例如是P型半导体层比如P型GaN层，所述多量子阱结构层20比如是InGaN/GaN多量子阱结构层，相应地所述第一颜色光为蓝光且所述第二颜色光为绿光，但本发明实施例并不对所述第一掺杂类型半导体层10、所述多量子阱结构层20和所述第二掺杂类型半导体层30的材料做严格限制。
所述缓冲层50位于所述衬底40上，其中所述第一掺杂类型半导体层10、所述多量子阱结构层20与所述第二掺杂类型半导体层30例如依次外延生长在所述缓冲层50远离所述衬底40的一侧。举例来说，所述衬底40为硅衬底，所述缓冲层50例如是氮化铝(AlN)层；又或者，所述衬底40为蓝宝石(Al2O3)衬底，所述缓冲层50例如是低温GaN外延层；但本发明实施例并不以此为限。所述第一电极60设置在所述第一掺杂类型半导体层10上、且与所述第一掺杂类型半导体层10形成电连接比如欧姆接触，其例如是N电极。所述第二电极70设置在所述第二掺杂类型半导体层30上、且与所述第二掺杂类型半导体层30形成电连接比如欧姆接触，其例如是P电极。
为便于更清楚地理解本实施例的发光二极管芯片100，下面将以所述第一掺杂类型半导体层10、所述多量子阱结构层20和所述第二掺杂类型半导体层30分别为N型半导体层、InGaN/GaN多量子阱结构层和P型半导体层作为举例，结合多个示意性实施方式进行详细说明。
【第一实施方式】
如图2A所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括10个量子阱结构(QW1～10)，也即1个绿光量子阱结构和9个蓝光量子阱结构，且这10个量子阱结构均采用GaN(氮化镓)作为垒层材料、InGaN(铟镓氮)作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier1、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier2、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV(电子伏特)，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier1和TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier1＝TBarrier2，Twell1＝Twell2，TBarrier1＝(1～4)*Twell1，TBarrier2＝(1～4)*Twell2。绿光量子阱结构的阱层具有较高的In浓度，因此其能带相对蓝光量子阱结构的阱层能带较深，使得禁带宽度Eg2小于禁带宽度Eg1。再者，In浓度受控于InGaN材料的生长温度，温度越低则In浓度越高，受激发出的颜色光的波长则越长，因此绿光量子阱结构的阱层InGaN相对于蓝光量子阱结构的阱层InGaN具有较低的生长温度；典型地，绿光量子阱结构的阱层InGaN的生长温度比蓝光量子阱结构的阱层InGaN的生长温度低约25-45摄氏度(℃)，其中大约1℃影响波长的长度为2nm，对应发射的蓝光与绿光的峰值波长差绝对值约为50～90nm；举例来说，蓝光量子阱结构的阱层InGaN的生长温度为790℃，绿光量子阱结构的阱层InGaN的生长温度为760℃，这样两者发射的蓝光和绿光的峰值波长差绝对值约60nm。本实施方式中，绿光量子阱结构的阱层材料可表示为InxGa1-xN，x＝0.24～0.30，对应In浓度为24％～30％；蓝光量子阱结构的阱层材料可表示为InyGa1-yN，y＝0.12～0.18，对应In浓度为12％～18％。
承上述，本实施方式的9个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为8个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为1个，绿光量子阱结构的位置相比大多数蓝光量子阱结构更靠近N型半导体层，从而在图2A所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的1/8。
此外，参见图2B，采用图2A所示多量子阱结构层的发光二极管芯片100的发射光谱具有位于蓝光波段的第一峰值Wp1和位于绿光波段的第二峰值Wp2。所述第一峰值Wp1的波长(或称峰值波长)约为445纳米(nm)，所述第二峰值Wp2的波长约为520nm，且所述第一峰值Wp1与所述第二峰值Wp2的波长差绝对值大于50nm。
本实施方式实现了发光二极管芯片100能够同时发出蓝光和绿光，搭配红色荧光粉即可满足显示屏所需的亮度、信赖性和发射光光谱够窄等要求，并且蓝光量子阱结构和绿光量子阱结构采用相同的垒层厚度，通过控制InGaN的外延生长温度即可制得所需的InGaN/GaN多量子阱结构层，工艺控制简单、成本较低。
【第二实施方式】
如图3所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括9个量子阱结构(QW1～9)，也即1个绿光量子阱结构和8个蓝光量子阱结构，且这9个量子阱结构均采用GaN作为垒层材料、InGaN作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier3、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier2、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，垒层厚度TBarrier3的取值范围例如为8～15nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier3>TBarrier2，Twell1＝Twell2。
承上述，本实施方式的8个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为7个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为1个，绿光量子阱结构的位置相比大多数蓝光量子阱结构更靠近N型半导体层，从而在图3所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的1/7。
此外，比较本第二实施方式与前述第一实施方式可知，增加了绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的垒层厚度，也即由TBarrier1增加至TBarrier3，绿光峰值强度会变弱，绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的数量可以少1个以保持一定的绿光峰值强度。换而言之，绿光量子阱结构的P型半导体层侧的蓝光量子阱结构的垒层厚度会影响绿光的峰值强度，所述蓝光量子阱结构的垒层厚度越厚，其增大了绿光量子阱结构与P型半导体层的距离，则绿光峰值强度变弱。
【第三实施方式】
如图4A所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括10个量子阱结构(QW1～10)，也即1个绿光量子阱结构和9个蓝光量子阱结构，且这10个量子阱结构均采用GaN作为垒层材料、InGaN作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier1、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier4、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，垒层厚度TBarrier4的取值范围例如为6-10nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier4<TBarrier1，Twell1＝Twell2，TBarrier1＝(1～4)*Twell1。
承上述，本实施方式的9个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为8个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为1个，绿光量子阱结构的位置相比大多数蓝光量子阱结构更靠近N型半导体层，从而在图4A所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的1/8。
此外，参见图4B，采用图4A所示多量子阱结构层的发光二极管芯片100的发射光谱具有位于蓝光波段的第一峰值Wp1和位于绿光波段的第二峰值Wp2。如图4B中的虚线所示，所述第一峰值Wp1的波长约为445nm，所述第二峰值Wp2的波长约为515nm，且所述第一峰值Wp1与所述第二峰值Wp2的波长差绝对值大于50nm。
另外，比较本第三实施方式与前述第一实施方式可知，减小了绿光量子阱结构的垒层厚度，也即由TBarrier2减小至TBarrier4，绿光峰值强度会变强，垒层厚度减薄的比例与绿光峰值强度变强的比例相当。换而言之，绿光量子阱结构的垒层厚度越薄，绿光峰值强度越强。
【第四实施方式】
如图5所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括6个量子阱结构(QW1～6)，也即1个绿光量子阱结构和5个蓝光量子阱结构，且这6个量子阱结构均采用GaN作为垒层材料、InGaN作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier5、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier2、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，垒层厚度TBarrier5的取值范围例如为10～40nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier5>TBarrier2，Twell1＝Twell2。
承上述，本实施方式的5个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为5个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为0个，也即离N型半导体层最近的是绿光量子阱结构，从而在图5所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的1/5。
此外，比较本第四实施方式与前述第一实施方式可知，减小了绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的数量，为保持一定的绿光峰值强度，则增加了绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的垒层厚度，也即由TBarrier1增加至TBarrier5。
【第五实施方式】
如图6所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括15个量子阱结构(QW1～15)，也即1个绿光量子阱结构和14个蓝光量子阱结构，且这15个量子阱结构均采用GaN作为垒层材料、InGaN作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier6、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier2、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，垒层厚度TBarrier6的取值范围例如为4～10nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier6<TBarrier2，Twell1＝Twell2。
承上述，本实施方式的14个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为13个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为1个，绿光量子阱结构的位置相比大多数蓝光量子阱结构更靠近N型半导体层，从而在图6所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的1/13。
此外，比较本第五实施方式与前述第一实施方式可知，增加了位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的数量，为保持一定的绿光峰值强度，则减小了位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的垒层厚度，也即由TBarrier1减小至TBarrier6。换而言之，位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的垒层厚度越薄，绿光量子阱结构离P型半导体层越近，则绿光峰值强度变强；而位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的数量越多，绿光量子阱结构离P型半导体层越远，则绿光峰值强度会变弱。
【第六实施方式】
如图7所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括15个量子阱结构(QW1～15)，也即1个绿光量子阱结构和14个蓝光量子阱结构，且这15个量子阱结构均采用GaN作为垒层材料、InGaN作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier6、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier2、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，垒层厚度TBarrier6的取值范围例如为4～10nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier6<TBarrier2，Twell1＝Twell2。
承上述，本实施方式的14个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为10个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为4个，绿光量子阱结构的位置相比大多数蓝光量子阱结构更靠近N型半导体层，从而在图7所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的1/10。
此外，比较本第六实施方式与前述第一实施方式可知，位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的数量较多时绿光峰值强度会变弱，为保持一定的绿光峰值强度，则减小了位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的垒层厚度，也即由TBarrier1减小至TBarrier6，并向P型半导体层所在方位调整绿光量子阱结构的位置。
【第七实施方式】
如图8所示，本实施方式中的InGaN/GaN多量子阱结构层包括15个量子阱结构(QW1～15)，也即2个绿光量子阱结构和13个蓝光量子阱结构，且这15个量子阱结构均采用GaN作为垒层材料、InGaN作为阱层材料。
其中，蓝光量子阱结构的禁带宽度为Eg1、垒层厚度为TBarrier1、阱层厚度为Twell1，绿光量子阱结构的禁带宽度为Eg2、垒层厚度为TBarrier2、阱层厚度为Twell2，禁带宽度Eg1的大小优选为2.64～2.88eV，禁带宽度Eg2的大小优选为2.25～2.43eV，垒层厚度TBarrier1和TBarrier2的取值范围例如为8～12nm，阱层厚度Twell1和Twell2的取值范围例如为2.5～4.5nm，TBarrier1＝TBarrier2，Twell1＝Twell2。
承上述，这13个蓝光量子阱结构中位于绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构为13个，位于绿光量子阱结构与N型半导体层之间的蓝光量子阱结构为0个，也即离N型半导体层最近的是绿光量子阱结构，且这2个绿光量子阱结构在N型半导体层与P型半导体层的距离方向上层叠且相邻设置，从而在图8所示的InGaN/GaN多量子阱结构层中，绿光量子阱结构的阱层总数为所述绿光量子阱结构与P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的阱层总数的2/13。
此外，比较本第七实施方式与前述第一实施方式可知，绿光量子阱结构的数量增加，其会使得绿光峰值强度变强，为保持一定的绿光峰值强度与蓝光峰值强度的比例，绿光量子阱结构与P型半导体层之间需要设置更多的蓝光量子阱结构来增加蓝光的峰值强度。
由前述示意性的第一实施方式至第七实施方式可知，本发明实施例通过对于多量子阱结构层20中用于发射第一颜色光的多个第一量子阱结构(例如蓝光量子阱结构)与用于发射第二颜色光的至少一个第二量子阱结构(例如绿光量子阱结构)的阱层数量和/或垒层厚度、和/或所述至少一个第二量子阱结构的位置进行设计，能够实现发光二极管芯片100同时发出多种比如两种具有不同峰值波长的颜色光(例如蓝光和绿光)。此外，这两种不同颜色光的峰值强度比例优选为20％～60％，比如图9所示，绿光峰值强度相对于蓝光峰值强度的比例为20％～60％。再者，这两种不同颜色光的峰值波长的取值范围例如分别为430～470nm和510～550nm，且峰值波长差绝对值大于50nm。另外，所述至少一个第二量子阱结构的位置和阱层数量对第二颜色光的峰值强度的影响较大，例如第二量子阱结构的位置离第二掺杂类型半导体层(比如P型半导体层)越远，则第二颜色光峰值强度越弱，第二量子阱结构的阱层数量越多，则第二颜色光峰值强度越强；而对于垒层厚度而言，第二量子阱结构的垒层厚度越薄，则第二颜色光峰值强度越强，位于第二量子阱结构与第二掺杂类型半导体层之间的第一量子阱结构的垒层厚度越薄，则第二量子阱结构离第二掺杂类型半导体层(比如P型半导体层)越近，第二颜色光峰值强度越强。
综上所述，本发明实施例在所述多量子阱结构层中设计出具有不同禁带宽度的量子阱结构，也即层叠设置在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层的距离方向上的多个第一量子阱结构和至少一个第二量子阱结构，并使得所述至少一个第二量子阱结构的阱层总数为所述多个第一量子阱结构中位于所述至少一个第二量子阱结构与所述第二掺杂类型半导体层之间的第一量子阱结构的阱层总数的1/15～1/5，如此一来，本实施例的发光二极管芯片能够同时发射多种例如两种不同波长的颜色光，比如同时发射蓝光和绿光，所述蓝光和绿光搭配红色荧光粉可以满足显示屏所需的亮度及信赖性、发射光光谱够窄等要求。另外，值得一提的是，对于多个第二量子阱结构(例如多个绿光量子阱结构)的情形，这些第二量子阱结构并不限于图8所示的层叠且相邻设置，也可以层叠且间隔设置。再者，第一量子阱结构的阱层厚度与第二量子阱结构的阱层厚度也可以不相等。
另外，可以理解的是，前述各个实施方式仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施方式的技术方案可以任意组合、搭配使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：
第一掺杂类型半导体层；
第二掺杂类型半导体层；以及
多量子阱结构层，形成在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层之间；
其中，所述多量子阱结构层包括在所述第一掺杂类型半导体层与所述第二掺杂类型半导体层的距离方向上层叠设置的多个第一量子阱结构和至少一个第二量子阱结构，所述多个第一量子阱结构用于发射第一颜色光，所述至少一个第二量子阱结构用于发射不同于所述第一颜色光的第二颜色光，且所述至少一个第二量子阱结构的阱层总数为所述多个第一量子阱结构中位于所述至少一个第二量子阱结构与所述第二掺杂类型半导体层之间的第一量子阱结构的阱层总数的1/15～1/5。
2.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一掺杂类型半导体层为N型半导体层，所述第二掺杂类型半导体层为P型半导体层，所述多个第一量子阱结构为多个蓝光量子阱结构且用于发射蓝光，所述至少一个第二量子阱结构为至少一个绿光量子阱结构且用于发射绿光。
3.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片的发射光谱具有位于蓝光波段的第一峰值和位于绿光波段的第二峰值，所述第二峰值的强度为所述第一峰值的强度的20％～60％，所述第一峰值的波长位于430～470纳米范围内，所述第二峰值的波长位于510～550纳米范围内。
4.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度为其阱层厚度的1～4倍，所述多个蓝光量子阱结构的每一者的垒层厚度为其阱层厚度的1～4倍。
5.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的阱层厚度等于所述多个蓝光量子阱结构的每一者的阱层厚度，且所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度等于所述多个蓝光量子阱结构的每一者的垒层厚度。
6.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述多个蓝光量子阱结构中位于所述至少一个绿光量子阱结构与所述P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的至少一者的垒层厚度大于所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度。
7.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述多个蓝光量子阱结构中位于所述至少一个绿光量子阱结构与所述P型半导体层之间的蓝光量子阱结构的至少一者的垒层厚度小于所述至少一个绿光量子阱结构的每一者的垒层厚度。
8.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述至少一个绿光量子阱结构为多个绿光量子阱结构，且所述多个绿光量子阱结构在所述距离方向上层叠且相邻设置。
9.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述多个第一量子阱结构的每一者的禁带宽度为2.64～2.88电子伏特，所述至少一个第二量子阱结构的每一者的禁带宽度为2.25～2.43电子伏特，所述第一颜色光的峰值波长小于所述第二颜色光的峰值波长，且所述第一颜色光的峰值强度大于所述第二颜色光的峰值强度。
10.如权利要求1至9任意一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，包括：
衬底；
缓冲层，位于所述衬底上，其中所述第一掺杂类型半导体层、所述多量子阱结构层与所述第二掺杂类型半导体层依次外延生长在所述缓冲层远离所述衬底的一侧；
第一电极，设置在所述第一掺杂类型半导体层上、且与所述第一掺杂类型半导体层形成欧姆接触；以及
第二电极，设置在所述第二掺杂类型半导体层上、且与所述第二掺杂类型半导体层形成欧姆接触；
其中，所述多量子阱结构层为InGaN/GaN多量子阱结构层，且所述至少一个第二量子阱结构的每一者的阱层的铟浓度大于所述多个第一量子阱结构的每一者的阱层的铟浓度。
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