一种色转换层及其制备方法与流程

1.本发明涉及led芯片技术领域，更具体地涉及一种色转换层及其制备方法。


背景技术：

2.由于led芯片具有较好的节能效果和较高的亮度，被用于生产、生活的各个行业。现有技术中，led芯片通常由氮化镓制成，使用氮化镓的芯片只能发出蓝光和绿光，而不能发出其他颜色的光，比如红光，不能满足应用需要。故将led应用于显示领域时，需要alingap四元系统的红光芯片配合，才能显示全彩画面。但在小间距或微间距led显示中，生产良率低的倒装红光芯片的成本占了较大的比例，且芯片难以进一步缩小，故提出了色转换替代方案。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种色转换层的制备方法，包括步骤：
4.(1)提供相分离结构；
5.(2)对所述相分离结构进行腐蚀，使其具有多孔结构；
6.(3)于所述多孔结构中填充第一量子点。
7.较佳地，步骤(1)中，所述相分离结构的制备如下：
8.提供衬底，在所述衬底表面至少形成两相结构，所述两相结构包含可相分离的第一相结构和第二相结构。
9.较佳地，利用gan膜生长技术在所述衬底表面形成gan膜，所述gan膜具有所述第一相结构和所述第二相结构，所述第一相结构为gan晶体相，所述第二相结构为镓液相，对所述gan膜腐蚀去除所述镓液相，形成所述多孔结构。
10.较佳地，所述第二相结构嵌入所述第一相结构内，所述第一相结构选自gan膜，对所述gan膜进行多处腐蚀，腐蚀部分形成孔结构，得到所述多孔结构。
11.较佳地，所述第二相结构包含第二量子点，腐蚀所述第二相结构中除所述第二量子点之外的部分，所述第二量子点保留于所述多孔结构中。
12.较佳地，所述第二量子点选自gaas量子点、inp量子点、cds量子点、cdse量子点、cdte量子点、znse量子点、pbs量子点、pbse量子点、inas量子点、ingan量子点中的至少一种。
13.较佳地，所述第一相结构含第一量子点，所述第二相结构包含第二量子点，腐蚀所述第二相结构中除所述第二量子点之外的部分，所述第二量子点保留于所述多孔结构中。
14.较佳地，利用gan膜生长技术借助ga源、as源及n源在所述衬底表面形成外延膜，再通过外延工艺或退火工艺，形成嵌有gaas量子点的gan膜，对所述gan膜腐蚀形成所述多孔结构，所述多孔结构中含所述gaas量子点。
15.较佳地，在所述衬底表面制得高in含量的ingan薄膜，所述高in含量的ingan薄膜
自发发生组分相分离，形成所述第一相结构和所述第二相结构，所述第一相结构为低in的inyga
1-y
n相，所述第二相结构为富in的in
x
ga
1-x
n相，x》》y，所述第一相结构和所述第二相结构在空间上以尺寸不一的晶粒方式在薄膜中相互镶嵌存在，
16.对所述第二相结构进行腐蚀形成所述多孔结构，所述多孔结构里不含或含有富in的in
x
ga
1-x
n量子点。
17.相应地，本发明还提供一种色转换层，采用上述制备方法制得。
18.与现有技术相比，本发明提供一种色转换层的制备方法，提供一种相分离结构并对其进行腐蚀，使得其形成多孔结构，再于多孔结构中填充第一量子点，若填充相同尺寸的第一量子点，实现增强同种颜色的光，若填充两种或两种以上的第一量子点，可搭配不同颜色的光。
附图说明
19.图1展示本发明色转换层实施例2中相分离结构的结构示意图。
20.图2展示图1相分离结构腐蚀后形成多孔结构的结构示意图。
21.图3展示图2中多孔结构中填充量子点的结构示意图。
22.图4展示本发明色转换层实施例3中相分离结构的结构示意图。
23.图5展示图4相分离结构腐蚀后形成多孔结构的结构示意图。
24.图6展示图5中多孔结构中填充量子点的结构示意图。
25.图7展示本发明色转换层实施例5中电激发应用的结构示意图。
26.符号说明：
27.衬底110，ingan薄膜120，第一相结构121，第二相结构122，inyga
1-y
n量子点123，in
x
ga
1-x
n量子点124，硫化镉量子点125，外延膜130，gaas量子点131，inp量子点133，gan膜140，导电结构210，电极220。
具体实施方式
28.为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
29.本发明提供一种色转换层的制备方法，包括步骤：
30.(1)提供相分离结构；
31.(2)对相分离结构进行腐蚀，使其具有多孔结构；
32.(3)于多孔结构中填充第一量子点。
33.关于相分离结构，可以将之理解为两相分离结构或多相分离结构，通过一定的技术手段将其中之一的相腐蚀去除，去除的方式可以是通过气体腐蚀、电化学腐蚀、溶液腐蚀等技术手段，但不限于此。腐蚀之后可以是将其中之一的相结构全部去除，也可以是保留其相结构中的量子点填充在腐蚀之后的部分。进一步，相分离结构的晶体质量较低，表面为雾状，以有利于相分离。更进一步，相分离结构具有可导电性，可通过掺杂实现，电性为n型或p型。
34.关于多孔结构，是指相分离结构中去除其中之一相结构形成的孔洞或腐蚀其中之一相结构所形成的凹槽、凹坑、孔洞。对于后者而言，还可以保留该相结构中的量子点，但同
样能够去除该量子点，优选采用保留多孔结构中的量子点。进一步，腐蚀的方式可以为气体腐蚀、电化学腐蚀、溶液腐蚀等技术手段。其中，气体腐蚀，如h2、hcl。
35.关于在多孔结构中填充第一量子点，指的是至少填充一种第一量子点，更优选地填充2种或2种以上的第一量子点，若填充两种或两种以上不同尺寸的第一量子点，可得到不同颜色的光。还可以是继续填充同一种相同尺寸的量子点，实现增强同种颜色的光的转换。进一步，填充量子点的方式可以为但不限于浸渍、电场注入的技术手段。更进一步，第一量子点选自硫化镉(cds)量子点、硒化镉(cdse)量子点、碲化镉(cdte)量子点、硒化锌(znse)量子点、硫化铅(pbs)量子点、硒化铅(pbse)量子点、砷化铟(inas)量子点、ingan量子点、gaas量子点、inp量子点中的至少一种。
36.进一步地，提供衬底，在衬底表面至少形成两相结构，两相结构包含相分离的第一相结构和第二相结构，即得到相分离结构。具体地，有的实施例中，利用gan膜生长技术在衬底表面形成gan膜，gan膜具有第一相结构和第二相结构，第一相结构为gan晶体相，第二相结构为镓液相，对gan膜腐蚀去除镓液相，形成多孔结构。其中，gan膜生长技术可采用但不限于hvpe或mocvd技术。更为优选地，gan薄膜表面为雾面，以便于相分离，且分布有大量v型坑。
37.在一个优选的实施例中，第二相结构嵌入第一相结构内，第一相结构选自gan膜，对gan膜进行多处腐蚀，腐蚀部分形成孔结构，得到多孔结构。在这种方式中，由于第二相结构嵌入第一相结构内，可以对第二相结构进行腐蚀，使得该部分形成孔洞。但更为优选地，第二相结构包含第二量子点，去除第二相结构中的除第二量子点以外的部分(如溶液)，不对第二量子点进行腐蚀，第二量子点保留于多孔结构中，但不排除可以去除多孔结构中的第二量子点。优选地，第一相结构含第一量子点，第二相结构包含第二量子点，腐蚀去除第二相结构中除第二量子点以外的部分(如溶液)，第二量子点保留于多孔结构中。其中，当采用特定的方式在第一相结构中形成自身含有量子点，则可同时满足，第一相结构含第一量子点，且第二相结构含第二量子点，减少漏光，增强色转换效果。更进一步地，第二量子点选自gaas量子点、inp量子点、硫化镉(cds)量子点、硒化镉(cdse)量子点、碲化镉(cdte)量子点、硒化锌(znse)量子点、硫化铅(pbs)量子点、硒化铅(pbse)量子点、砷化铟(inas)量子点、ingan量子点中的至少一种。
38.可以理解的是，形成第一相结构中含第一量子点的方式采用gan膜生长技术结合不同的材料实现。一实施例中，利用gan膜生长技术借助ga源、as源及n源在衬底表面形成外延膜，再通过外延工艺或退火工艺，形成嵌有gaas量子点的gan膜，对gan膜腐蚀形成多孔结构，多孔结构中含gaas量子点。另一实施例中，利用gan膜生长技术借助ga源、in源、p源及n源在衬底表面形成外延膜，再通过外延工艺或退火工艺，可形成由嵌有inp量子点的gan膜，对gan膜腐蚀形成多孔结构，多孔结构中含inp量子点。
39.在一个优选的实施例中，在衬底表面制得高in含量的ingan薄膜，高in含量的ingan薄膜自发发生组分相分离，形成第一相结构和第二相结构，第一相结构为低in的inyga
1-y
n相及含有inyga
1-y
n量子点，第二相结构为富in的in
x
ga
1-x
n相及含in
x
ga
1-x
n量子点，x》》y，第一相结构和第二相结构在空间上以尺寸不一的晶粒方式在薄膜中相互镶嵌存在，对第二相结构进行腐蚀形成多孔结构，多孔结构里不含或含有富in的in
x
ga
1-x
n量子点。更为优选地，0.3《x《1，0《y《0.2。
40.在一个优选的实施例中，本发明的色转换层放置于激发光源之上，激发光源为led或ld(激光二极管)，通过光源来激发各量子点发光，可发蓝光、绿光或uv光等。有的实施例中，还可借助电致发光，如将本发明的色转换层倒扣于导电结构上，并在色转换层一侧制作电极。导电结构背对色转换层的一面具有电极，面对色转换层的一面为ito或与色转换层电性相反、材料相同的半导体材料，以实现对量子点的电激发。
41.下面结合附图1-7，通过几个具体实施例详细阐述本发明的色转换层的制备方法。
42.实施例1
43.一种色转换层的制备方法，包括步骤：
44.(1)提供衬底，利用hvpe技术在衬底上外延生长富镓的gan薄膜，在gan薄膜上形成两相，gan晶体相及镓液相，gan薄膜表面为雾面，且分布有大量v型坑(v pits)；
45.(2)使用溶液腐蚀去除液相镓，再使用电化学腐蚀v型坑，使gan薄膜形成多孔结构；
46.(3)通过浸绩的方式在多孔结构中填充硫化镉(cds)量子点和砷化铟(inas)量子点。
47.实施例2
48.请参考图1-图3，一种色转换层的制备方法，包括步骤：
49.(1)提供衬底110，利用hvpe在衬底110表面外延生长制得高in含量的ingan薄膜120，由于in含量高，高in含量的ingan薄膜120自发发生组分相分离，形成低in的inyga
1-y
n相和富in的in
x
ga
1-x
n相，第一相结构121为低in的inyga
1-y
n相及含有inyga
1-y
n量子点123，第二相结构122为富in的in
x
ga
1-x
n相及含有in
x
ga
1-x
n量子点124，x》》y，x＝0.4，y＝0.02，第一相结构121和第二相结构122在空间上以尺寸不一的晶粒方式在薄膜中相互镶嵌存在，请参考图1；
50.(2)使用h2气体腐蚀去除富in的in
x
ga
1-x
n相，形成主要由第一相结构121组成的多孔结构，多孔结构里有富in的in
x
ga
1-x
n量子点124，本身第一相结构121含inyga
1-y
n量子点123，请参考图2；
51.(3)通过电场注入的方式在多孔结构中填充硫化镉(cds)量子点125，请参考图3。
52.实施例3
53.请参考图4-图6，一种色转换层的制备方法，包括步骤：
54.(1)提供衬底110，在mocvd中同时通入ga源、as源及n源，形成外延膜130，再通过外延工艺形成由嵌有gaas量子点131的gan膜140，请参考图4；
55.(2)通过电化学腐蚀对gan膜140腐蚀形成gan多孔结构，多孔结构里有gaas量子点131，其余未腐蚀部分同样嵌有gaas量子点131，请参考图5；
56.(3)通过电场注入方式在多孔结构中填充inp量子点133，请参考图6。
57.实施例4
58.(1)提供衬底，在mocvd中同时通ga源、in源、p源及n源，形成外延膜，再通过外延工艺形成由嵌有inp量子点的gan膜；
59.(2)通过电化学腐蚀对gan膜腐蚀形成gan多孔结构，多孔结构里有inp量子点，其余未腐蚀部分同样嵌有inp量子点；
60.(3)通过电场注入方式在多孔结构中填充硒化镉(cdse)量子点。
61.实施例5
62.请参考图7，一种色转换层的应用，将实施例2制得的色转换层倒扣于一导电结构210上，并在色转换层一侧制作电极220。导电结构210背对色转换层的一面具有电极(图未示)，面对色转换层的一面为ito或与色转换层电性相反、材料相同的半导体材料，以此实现对量子点的电激发。
63.以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种色转换层的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)提供相分离结构；(2)对所述相分离结构进行腐蚀，使其具有多孔结构；(3)于所述多孔结构中填充第一量子点。2.如权利要求1所述的色转换层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述相分离结构的制备如下：提供衬底，在所述衬底表面至少形成两相结构，所述两相结构包含可相分离的第一相结构和第二相结构。3.如权利要求2所述的色转换层的制备方法，其特征在于，利用gan膜生长技术在所述衬底表面形成gan膜，所述gan膜具有所述第一相结构和所述第二相结构，所述第一相结构为gan晶体相，所述第二相结构为镓液相，对所述gan膜腐蚀去除所述镓液相，形成所述多孔结构。4.如权利要求2所述的色转换层的制备方法，其特征在于，所述第二相结构嵌入所述第一相结构内，所述第一相结构选自gan膜，对所述gan膜进行多处腐蚀，腐蚀部分形成孔结构，得到所述多孔结构。5.如权利要求4所述的色转换层的制备方法，其特征在于，所述第二相结构包含第二量子点，腐蚀所述第二相结构中除所述第二量子点之外的部分，所述第二量子点保留于所述多孔结构中。6.如权利要求5所述的色转换层的制备方法，其特征在于，所述第二量子点选自gaas量子点、inp量子点、cds量子点、cdse量子点、cdte量子点、znse量子点、pbs量子点、pbse量子点、inas量子点、ingan量子点中的至少一种。7.如权利要求2所述的色转换层的制备方法，其特征在于，所述第一相结构含第一量子点，所述第二相结构包含第二量子点，腐蚀所述第二相结构中除所述第二量子点之外的部分，所述第二量子点保留于所述多孔结构中。8.如权利要求7所述的色转换层的制备方法，其特征在于，利用gan膜生长技术借助ga源、as源及n源在所述衬底表面形成外延膜，再通过外延工艺或退火工艺，形成嵌有gaas量子点的gan膜，对所述gan膜腐蚀形成所述多孔结构，所述多孔结构中含所述gaas量子点。9.如权利要求2所述的色转换层的制备方法，其特征在于，在所述衬底表面制得高in含量的ingan薄膜，所述高in含量的ingan薄膜自发发生组分相分离，形成所述第一相结构和所述第二相结构，所述第一相结构为低in的in
y
ga
1-y
n相，所述第二相结构为富in的in
x
ga
1-x
n相，x>>y，所述第一相结构和所述第二相结构在空间上以尺寸不一的晶粒方式在薄膜中相互镶嵌存在，对所述第二相结构进行腐蚀形成所述多孔结构，所述多孔结构里不含或含有富in的in
x
ga
1-x
n量子点。10.一种色转换层，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种色转换层及其制备方法，该制备方法包括步骤：(1)提供相分离结构；(2)对所述相分离结构进行腐蚀，使其具有多孔结构；(3)于所述多孔结构中填充第一量子点。本发明提供的色转换层的制备方法，提供一种相分离结构并对其进行腐蚀，使得其形成多孔结构，再于多孔结构中填充第一量子点，若填充相同尺寸的第一量子点，实现增强同种颜色的光，若填充两种或两种以上的第一量子点，可搭配不同颜色的光。的光。的光。


技术研发人员：庄文荣 孙明 卢敬权
受保护的技术使用者：东莞市中麒光电技术有限公司
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/5/25