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    • 专利摘要:
    本發明揭示用於固態照明器件及相關系統及方法之包含偏振增強載子捕捉轉換器之波長轉換器。根據一特定實施例之一固態輻射半導體結構包含具有一材料特性之一第一值且經定位以接收一第一波長之輻射之一第一區域。該結構可進一步包含經定位毗鄰於該第一區域以發射不同於該第一波長之一第二波長之輻射之一第二區域。該第二區域具有不同於該第一值之該材料特性之一第二值，其中該特性之該第一值及該第二值形成一電位梯度以將該輻射結構中之電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一區域驅動至該第二區域。在又一特定實施例中，該材料特性包含材料偏振。因此，該第一區域具有一第一材料偏振值且該第二區域具有不同於該第一材料偏振值之一第二材料偏振值，其中該第一材料偏振值與該第二材料偏振值之間的差在該第一區域與該第二區域之間的一介面處形成一電場。
    公开号:TW201316563A
    申请号:TW101130523
    申请日:2012-08-22
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Martin F Schubert；Vladimir Odnoblyudov
    申请人:Micron Technology Inc；
    IPC主号:H01L33-00
    专利说明:
    用於固態照明器件及相關系統及方法之包含偏振增強載子捕捉轉換器之波長轉換器
    本技術通常涉及用於固態照明器件及相關系統及方法之包含偏振增強載子捕捉轉換器之波長轉換器。根據本技術之波長轉換器適於LED及其他輻射發射器件。
    固態照明(「SSL」)器件用於各種各樣之產品及應用中。舉例而言，行動電話、個人數位助理(「PDA」)、數位相機、MP3播放器及其他可攜式電子器件將SSL器件(例如，LED)用於背照及其他目的。SSL器件亦用於招牌、室內照明、室外照明及其他類型之一般照明。圖1A係具有橫向觸點之一習用SSL器件10a之一剖面圖。如圖1A中所展示，SSL器件10a包含攜載一LED結構11之一基板20，該LED結構具有定位於N型GaN 15與P型GaN 16之間的一作用區域14(例如，含有氮化鎵/氮化銦鎵(GaN/InGaN)多重量子井(「MQW」))。SSL器件10a亦包含位於P型GaN 16上之一第一觸點17及位於N型GaN 15上之一第二觸點19。第一觸點17通常包含一透明且導電材料(例如，氧化銦錫(「ITO」))以允許光自LED結構11逃逸。在操作中，經由觸點17、19將電力提供至SSL器件10a，從而致使作用區域14發射光。
    圖1B係另一習用LED器件10b之一剖面圖，其中第一觸點17及第二觸點19彼此相對，例如，處於一垂直而非橫向組態中。在LED器件10b之形成期間，類似於圖1A中所展示之基板20之一生長基板最初攜載一N型GaN 15、一作用區域14及一P型GaN 16。將第一觸點17安置於P型GaN 16上，且將一載體21附著至第一觸點17。移除基板20，從而允許將第二觸點19安置於N型GaN 15上。然後倒置該結構以產生圖1B中所展示之定向。在LED器件10b中，第一觸點17通常包含一反射式且導電材料(例如，銀或鋁)以朝向N型GaN 15引導光。
    現存LED之一個缺點係其不發射白光。替代地，LED通常發射僅在一窄波長範圍內之光。針對人眼感知白色，需要一廣泛波長範圍。因此，用於藉助LED仿真白光之一個習用技術係將一轉換器材料(例如，一磷光體)沈積於一LED晶粒上。圖1C展示包含攜載一LED晶粒4及一轉換器材料6之一支撐件2之一習用SSL器件10c。在操作中，經由具有類似於圖1A或圖1B中所展示之配置之一配置之觸點將一電壓施加至晶粒4。回應於所施加電壓，LED晶粒4之作用區域產生促進轉換器材料6發射一第二發射(例如，一黃光)之一第一發射(例如，一藍光)。若適當地匹配，則該等第一及第二發射之組合對人眼呈現白色。如下文所更詳細論述，使用磷光體轉換器材料來將藍光「轉換」為白光具有某些缺點。因此，需要在無磷光體轉換器材料之情況下可產生一特定波長之光之發光器件。
    一種用於形成一輻射系統之方法，其包括：選擇具有一第一區域及一第二區域之一輻射結構，該第一區域具有一材料特性之一第一值，該第二區域具有該材料特性之一第二值，其中該第一值及該第二值產生一電位梯度以將該輻射結構中之電子及電洞中之至少一者自該第一區域驅動至該第二區域；及定位該輻射結構，其中該第一區域接近於一輻射源以吸收一第一波長之輻射，且其中該第二區域經定位以自該第一區域接收能量且發射不同於該第一波長之一第二波長之該能量。
    一種用於形成一輻射系統之方法，其包括：將一第一材料選擇為具有一第一材料偏振且具有在一第一波長下比發射強之吸收；將一第二材料選擇為具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振且具有在不同於該第一波長之一第二波長下比發射強之吸收；及將該第一材料及該第二材料彼此毗鄰地安置以在該兩種材料之間的一介面處產生一電場，該電場經定向以將電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一材料驅動至該第二材料。
    一種輻射系統，其包括：一固態輻射半導體結構，其具有：一第一區域，其經定位以接收一第一波長之輻射，該第一區域具有一材料特性之一第一值；及一第二區域，其經定位毗鄰於該第一區域以發射不同於該第一波長之一第二波長之輻射，該第二區域具有不同於該第一值之該材料特性之一第二值，其中該特性之該第一值及該第二值形成一電位梯度以將該輻射結構中之電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一區域驅動至該第二區域。
    一種輻射系統，其包括：一固態輻射半導體結構，該固態輻射半導體結構具有：一第一區域，其經定位以接收一第一波長之輻射，該第一區域具有一第一材料偏振；及一第二區域，其經定位毗鄰於該第一區域以發射不同於該第一波長之一第二波長之輻射，該第二區域具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振，其中該第一材料偏振及該第二材料偏振形成一電位梯度以將該輻射結構中之電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一區域驅動至該第二區域。
    一種固態照明(SSL)系統，其包括：一固態輻射半導體結構，該固態輻射半導體結構具有：第一及第二區域之一交替之配置，其中個別第一區域定位於連續第二區域之間，且其中個別第二區域定位於連續第一區域之間；其中個別第一區域經定位以接收一第一波長之光，該等個別第一區域包括具有一第一材料偏振及在該第一波長下比發射率強之一吸收率之一第一材料；個別第二區域經定位以由於在該個別第二區域與該等緊毗鄰第一區域之間的介面處之電位梯度而接收(a)來自該個別第二區域之一側上之一個緊毗鄰第一區域之電子及(b)來自該個別第二區域之一相對側之另一緊毗鄰第一區域之電洞，該等個別第二區域包括不同於該第一材料之一第二材料，該第二材料具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振及在不同於該第一波長之一第二波長下比吸收率強之一發射率。
    一種用於操作一輻射結構之方法，其包括：在一固態輻射半導體結構之一第一區域處接收一第一波長之輻射，該第一區域具有一第一材料偏振以及一第一電子及電洞密度；將電子自該固態輻射半導體結構之該第一區域傳輸至一第二區域以使在該第二區域處之該等電子之一密度增加至高於該第一密度之一第二密度，該第二區域具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振；及在該第二區域處組合電子與電洞以輻射不同於該第一波長之一第二波長之能量。
    參照以下圖式可更好地理解本發明之諸多態樣。圖式中之組件未必按比例繪製。替代地，重點在於清楚地圖解說明本發明之原理。此外，在該等圖式中的所有數個視圖中，相同參考符號表示對應部件。
    當前所揭示技術之實施例通常涉及用於固態照明(「SSL」)器件及相關系統及方法之波長轉換器。如下文中所使用，術語「SSL器件」通常指代具有發光二極體(「LED」)、有機發光二極體(「OLED」)、雷射二極體(「LD」)、聚合物發光二極體(「PLED」)及/或除電燈絲、一電漿或一氣體外之其他適合之照明源之器件。簡要地闡述，根據所揭示技術之一特定實施例之一輻射系統包含具有一第一區域及一第二區域之一固態輻射半導體結構。該第一區域具有一材料特性之一第一值，且該第二區域具有不同於該第一值之該材料特性之一第二值。該第一區域經定位以接收一第一波長之輻射，且該第二區域經定位毗鄰於該第一區域以發射不同於該第一波長之一第二波長之輻射。該特性之該第一值及該第二值形成一電位梯度以將該輻射結構中之電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一區域驅動至該第二區域。因此，該第二區域可接收來自該第一區域之光學產生載子且發射該第二波長之輻射。在特定實施例中，該輻射半導體結構可經定位而接近於朝向該半導體結構之該第一區域引導該第一波長之輻射之一能源。在其他特定實施例中，該能源可包含一固態照明器件，舉例而言，一LED。
    熟習此項技術者將明瞭當前所揭示技術之其他系統、方法、特徵及優點。出於清晰之目的，未在以下說明中闡明闡述眾所周知且常與此等系統及方法相關但可不必要地使本發明之某些重要態樣模糊不清之結構或方法之數個細節。此外，儘管以下揭示內容闡明本文中所揭示技術之不同態樣之數項實施例，但數項其他實施例可包含不同於在此章節中所闡述之彼等組態或組件之組態或組件。因此，所揭示技術可具有帶有額外元件，及/或無下文參考圖2至圖7所闡述之元件中之數者之其他實施例。
    圖2係接收或吸收一個波長之能量且再輻射或發射另一波長之能量之一系統200之一部分示意性剖面圖解說明。在一特定實施例中，系統200包含攜載一光源250之一支撐件230。光源250可包含一LED或其他SSL器件，或發射一第一波長A之第一輻射之另一器件(例如，一雷射)。系統200進一步包含經定位以接收及吸收該第一輻射且發射一不同波長E之第二輻射之一輻射結構240。輻射結構240可包含一或多個第一區域241(例如，吸收區域)及一或多個第二區域242(例如，發射區域)。舉例而言，在圖2中所展示之實施例中，輻射結構240包含兩個吸收區域241，該兩個吸收區域241經展示為定位於一單個發射區域242之相對側之一第一吸收區域241a及一第二吸收區域241b。如本文中所使用，術語「吸收區域」通常指代具有由光源250發射之第一波長A之適合(例如，強)吸收特性之一區域。術語「發射區域」通常指代具有第二波長E之適合(例如，強)發射特性之一區域。在此等實施例中之任一項中，輻射結構240可替換習用磷光體結構，且因此可在不使用磷光體之情況下或在磷光體之一減小使用之情況下修改由總系統200發射之光譜。下文參考圖3A至圖7闡述代表性系統之其他特徵及優點。
    下文在輻射結構之上下文中闡述當前所揭示技術之特定實施例，該輻射結構具有帶有(舉例而言)由形成該等區域及一特定晶體定向之材料之材料組合物或應變之一差異而產生之不同材料偏振之不同區域。在其他實施例中，該等區域之該等材料特性可具有其他不同特性。舉例而言，該等區域可具有產生不同帶隙能量之不同組合物。特定實施例揭示於在2011年8月23日提出申請之標題為「Wavelength Converters for Solid State Lighting Devices,and Associated Systems and Methods」之同在申請中美國申請案第13/215,998號中，且以引用的方式併入本文中。
    圖3A至圖3F係一GaN/InGaN材料之一部分中之各種晶體平面之示意性透視圖。在圖3A至圖3F中，Ga(或Ga/In)及N原子分別示意性地展示為大及小球體。如圖3A至圖3F中所展示，GaN/InGaN材料具有帶有如由對應米勒(Miller)指數表示之各種晶格平面或小面之一纖鋅礦晶體結構。米勒指數之一論述可參見William C.O'Mara之Handbook of Semiconductor Silicon Technology。
    如下文中所使用，一「極性平面」通常指代僅含有一種類型之原子之一晶體結構中之一晶體平面。舉例而言，如圖3A中所展示，經表示為具有(0001)之一米勒指數之纖鋅礦晶體結構中之「c平面」之極性平面僅含有Ga原子。類似地，纖鋅礦晶體結構中之其他極性平面可僅含有N原子及/或其他適合之類型之原子。
    如下文中所使用，一「非極性平面」通常指代通常垂直於一極性平面(例如，垂直於該c平面)之一晶體結構中之一晶體平面。舉例而言，圖3B展示經表示為具有()之一米勒指數之纖鋅礦晶體結構中之「a平面」之一非極性平面。圖3C展示經表示為具有()之一米勒指數之纖鋅礦晶體結構中之「m平面」之另一非極性平面。a平面及m平面兩者通常皆垂直於圖3A中所展示之c平面。
    如下文中所使用，一「半極性平面」通常指代相對於一極性平面(例如，c平面)傾斜而不垂直於該極性平面之一晶體結構中之一晶體平面。舉例而言，如圖3D至圖3F中所展示，具有()、()及()之米勒指數之纖鋅礦晶體結構中之該等半極性平面中之每一者與圖3A中所展示之c平面形成一角度。該角度大於0°但小於90°。在圖3A至圖3F中僅圖解說明晶體平面之特定實例。因此，該等極性、非極性及半極性平面亦可包含圖3A至圖3F中未特定圖解說明之其他晶體平面。一般而言，設計者可藉由選擇沿其切割一對應磊晶基板之角度來選擇形成根據本發明之實施例之波長轉換器之該等材料之材料偏振。此又判定隨後之磊晶生長層之材料偏振。一般而言，不同層將具有相同晶體定向(由於個別層磊晶生長於下面之層上)，但將具有不同材料偏振，例如，由於諸如銦之特定成份之不同濃度。
    如上文參考圖2所闡述，根據本技術之波長轉換器可包含一或多個第一或吸收區域，及一或多個第二或發射區域。該等發射區域可接收來自毗鄰吸收區域之載子且可因此形成量子井。圖4係圖解說明用於由對應第一區域241a、241b環繞之一第二區域242(例如，一量子井)之一導帶445及一價帶446之一代表性能帶圖。在此實施例之一特定態樣中，第二區域242係沿c軸生長之一單個2 nm寬之氮化鎵銦結構。在再一特定實施例中，第二區域242之組合物係Ga0.78In0.22N。在其他實施例中，第二區域242可包含其他氮化鎵銦結構、其他三族氮化物異質結構及/或其他非第三族異質結構(例如，第二族或第六族異質結構)。在此等實施例中之任一項中，第二區域242可在第二區域242與周圍第一區域241a、241b之間的接面處形成介面(例如，異質介面)444。異質介面444可係漸變的或突變的，此取決於特定實施例。一般而言，基於該第一區域及該第二區域中之不同材料偏振，該等異質介面形成幫助光學產生之電子-電洞對自第一區域241a、241b至第二區域242之傳輸之電場。
    在圖4中所展示之一實施例之一特定態樣中，第二區域242與毗鄰第一區域241a、241b之間的偏振場中之間斷在第二區域242之左側形成一負薄片電荷。此負薄片電荷排斥電子且向上推動導帶445之邊緣。在第二區域242之右側係吸引電子且向下拉動導帶邊緣445之一正薄片電荷。在第二區域242左側之電場將電子推動至左側，如藉由箭頭R1所指示。在第二區域242中，一電場將電子推動至右側，如藉由箭頭R2所指示。沿相反方向推動電洞：推動至第一區域241a之右側(如藉由箭頭R3所指示)且至推動至第二區域之左側(如藉由箭頭R4所指示)。
    如下文參考圖5至圖7B進一步所闡述，輻射結構可經設計而具有多重量子井，該多重量子井由對應障壁以使得此等結構之間的異質介面處之偏振不匹配形成將載子(例如，電洞及/或電子)集中至毗鄰層中以便產生一目標波長之發射光之電場之一方式分離。
    圖5係包含與多重障壁543(圖5中展示四個)交錯且夾在對應第一區域541a、541b之間的多重量子井542(圖5中展示四個)之一代表性輻射結構540之一示意性圖解說明。本發明之實施例不限於圖5中所展示之彼等實施例。舉例而言，其他實施例可取決於器件特性而包含任何適合數目個量子井及障壁。在特定實施例中，第一區域541a、541b可包含N-GaN。在所圖解說明實施例中，下部第一區域541a可提供用於障壁543及量子井542磊晶生長之一基板。在某些實施例中可消除上部第一區域541b。然而，上部第一區域541b之一優點係其可使量子井542與結構540之最外部表面分離，因此減少或消除可不利地影響結構540之效能之表面電荷。在特定實施例中，量子井組合物可係Ga0.78In0.22N，且障壁組合物可係Ga0.9In0.1N，且在其他實施例中可具有其他組合物。在N-GaN及障壁543中摻雜濃度可係5×1018 cm-3，且在其他實施例中可具有其他值。如圖5中所展示，量子井542及對應障壁543大體垂直於c軸而堆疊(生長)。在其他實施例中，障壁543可係無銦N-GaN。然而，包含銦(或另一適合元素)之一優點係預期增加障壁543之吸收率，且因此增加結構540之波長轉換效率。在再一實施例中，除GaInN外之材料可用於量子井542及障壁543。適合之材料包含氧化鋅或具有一纖鋅礦晶體結構之其他材料。
    圖6圖解說明對應於上文參考圖5所闡述結構之一能帶圖。量子井542中之每一者具有約2奈米之一井寬度Ww，且每一障壁543具有約10奈米之一障壁寬度WB。因此，總吸收厚度(例如，吸收一第一波長之入射輻射之材料之厚度)係48奈米，而總量子井厚度係8奈米。障壁543及量子井542兩者皆吸收入射光。隨著光被吸收，其產生電子及電洞(例如，光學產生載子)。當將電子及電洞定位於量子井542中時，該等電子及電洞處於一最小電位(或相對最小)且因此被侷限。當將電子定位於障壁543中時，該等電子經歷朝向一附近量子井542推動電子之一電場。舉例而言，在圖6中所展示之最左側障壁543中，將電子推動至右側，如藉由箭頭R5所指示。在下三個障壁543中，將電子推動至左側，如藉由箭頭R6所指示。以一大體類似方式，藉由由障壁543與量子井542之間的偏振之差產生之場將位於一障壁中之電洞朝向一對應量子井推動。舉例而言，將最右側三個障壁543中之電洞迫使至右側(如藉由箭頭R7所指示)且至毗鄰量子井542中。將最左側障壁543中之電洞推動至毗鄰第一區域541a中，如藉由箭頭R8所指示。以此方式，偏振感應之場用以將電子及電洞集中至毗鄰量子井542中，其中該等電子及電洞可高效地組合且發射目標波長之光(或其他輻射)。
    圖7A及圖7B圖解說明經實施以證實具有大體類似於上文參考圖2至圖6所闡述之彼等特性之特性之結構之效率的一數值模擬之結果。在此特定模擬中，該等結構包含九個量子井542之一堆疊，每一量子井具有約3奈米之一寬度及Ga0.8In0.2N之一組合物。鄰近量子井542藉由具有約100奈米之一寬度及Ga0.9In0.1N之一組合物之障壁543而分離。最外部量子井經定位毗鄰於氮化鎵層541a、541b。矽摻雜濃度在氮化鎵541a、541b中係5×1018 cm-3且在障壁543中係1×1018 cm-3。假定針對電子及電洞兩者障壁中之非輻射復合壽命皆係5毫微秒。圖7A圖解說明針對其結構內之偏振係零之一模擬。此情形類似於具有非極性半導體，或具有極性半導體但沿非極性方向之電位波長轉換結構。圖7B圖解說明當針對c平面氮化鎵銦異質結構結構內之偏振係所預測數量時之結果。在兩種模擬中，假定所有層係假晶性(例如，經應變)。
    該模擬方法自洽地求解針對電子及電洞之帕松(Poisson)方程式及連續方程式。該模擬之邊界條件係無電流流入或流出該結構，此係若該結構不連接至一電路之情形。假定一未空乏光泵在量子井542及障壁543兩者中一致地產生電子-電洞對。此泵對應於產生由該輻射結構吸收且以一不同波長重新發射之光能量之一LED或其他光源。假定所產生載子之總數等於圖7A及圖7B兩者中所展示之結果，且准許該等載子透過漂移與擴散製程自由地移動且非輻射地(透過Shockley-Reed-Hall復合或Auger復合)或輻射地復合，藉此產生光。
    仍參考圖7A及圖7B，展示在存在光學激勵時該兩個結構之穩態能帶圖。如所預期，電子及電洞準費米能階係分離的。清楚地展示該兩個情形之間的差異。在圖7B中，偏振產生存在於障壁543中且用以朝向量子井542引導載子之電場，在量子井542中該等載子累積至足夠高之密度以高效地復合。此並非針對無偏振之結構之情形(圖7A中所展示)，其中產生於障壁543中之載子之壽命將更長。
    基於前述模擬之計算之最終輸出係輻射及非輻射復合之相對速率。在由圖7B表示之結構中，Shockley-Reed-Hall復合速率減小30.9%，而輻射速率增加17.6%。因此，圖7A及圖7B證實可藉由利用偏振增強載子捕捉而獲得之效率增強。
    上文參考圖2至圖7B所闡述之前述實施例中之至少某些實施例之一個特徵係所揭示技術可包含基於以晶體為基礎之材料偏振而選擇以將載子聚集於經選擇以發射特定波長之輻射之區域中之結構。此等結構可更高效地將以一個波長所接收之能量轉換成以一第二波長發射之能量。此配置之一優點係，當與習用波長轉換器(舉例而言，磷光體塗層及諸如此類)比較時，其可減小由該器件消耗之功率，且/或增加由該器件輸出之光。特定而言，該輻射結構可藉助一磷光體而製造及操作。
    根據前述內容，將瞭解，出於圖解說明之目的，本文中已闡述所揭示技術之特定實施例，但可在不背離所揭示技術之情況下做出各種修改。舉例而言，可基於各向同性及/或各向異性材料偏振而組合具有不同材料偏振之材料。如上文大體所展示，一波長轉換器結構中之毗鄰元件之材料偏振可在異質介面處突然地改變，或逐漸地改變，例如，藉由逐漸地變化GaInN障壁與量子井之間的異質介面處之銦濃度。在特定材料(例如，氮化鎵及氮化鎵銦)之上下文中闡述該技術之某些實施例，但在其他實施例中，可使用其他材料來產生類似結果。上文在移位可見光之波長之上下文中闡述該技術之某些實施例。在其他實施例中，可使用類似結構及方法來移位其他波長之能量。
    可在其他實施例中組合或消除特定實施例之上下文中所闡述之技術之某些態樣。舉例而言，特定實施例可包含多於或少於上文參考圖5至圖7B所闡述之障壁及量子井之障壁及量子井。波長轉換結構可包含一單個第一區域而非兩個第一區域，例如，若該第一區域經恰當地摻雜。上文所闡述結構可取決於該等結構意欲執行之功能而與額外結構(例如，透鏡、電源控制器及/或其他器件)組合。此外，雖然在彼等實施例之上下文中已闡述與某些實施例相關之優點，但其他實施例亦可展現此等優點，且並非所有實施例均需展現此等優點以屬於本發明之範疇。因此，本發明及相關技術可囊括本文中未明確展示或闡述之其他實施例。
    2‧‧‧支撐件
    4‧‧‧發光二極體晶粒
    6‧‧‧轉換器材料
    10a‧‧‧固態照明器件
    10b‧‧‧發光二極體器件
    10c‧‧‧固態照明器件
    11‧‧‧發光二極體結構
    14‧‧‧作用區域
    15‧‧‧N型GaN
    16‧‧‧P型GaN
    17‧‧‧第一觸點/觸點
    19‧‧‧第二觸點/觸點
    20‧‧‧基板
    21‧‧‧載體
    200‧‧‧系統
    230‧‧‧支撐件
    240‧‧‧輻射結構
    241‧‧‧吸收區域/第一區域
    241a‧‧‧第一吸收區域/第一區域
    241b‧‧‧第二吸收區域/第一區域
    242‧‧‧第二區域/發射區域
    250‧‧‧光源
    444‧‧‧介面/異質介面
    445‧‧‧導帶/導帶邊緣
    446‧‧‧價帶
    540‧‧‧輻射結構/結構
    541a‧‧‧第一區域/氮化鎵層/氮化鎵/下部第一區域
    541b‧‧‧第一區域/氮化鎵層/氮化鎵/上部第一區域
    542‧‧‧多重量子井/量子井
    543‧‧‧多重障壁/障壁
    A‧‧‧第一波長
    E‧‧‧第二波長
    R1‧‧‧在第二區域左側之電場將電子推動至左側
    R2‧‧‧一電場將電子推動至右側
    R3‧‧‧將電洞推動至第一區域之右側
    R4‧‧‧將電洞推動至第二區域之左側
    R5‧‧‧將電子推動至右側
    R6‧‧‧將電子推動至左側
    R7‧‧‧將最右側三個障壁中之電洞迫使至右側
    R8‧‧‧將最左側障壁中之電洞推動至毗鄰第一區域中
    WB‧‧‧障壁寬度
    WW‧‧‧井寬度
    圖1A係具有根據先前技術之一橫向配置之一SSL器件之一部分示意性剖面圖。
    圖1B係具有根據先前技術之一垂直配置之另一SSL器件之一部分示意性剖面圖。
    圖1C係具有根據先前技術定位之一磷光體轉換器材料之一發光器件之一部分示意性剖面圖。
    圖2係包含根據當前所揭示技術之一實施例而組態之一光源及一輻射結構之一系統的一部分示意性剖面圖解說明。
    圖3A至圖3F係根據當前所揭示技術之實施例之一GaN/InGaN材料中之各種晶體平面之示意性透視圖。
    圖4係圖解說明具有根據當前所揭示技術之一實施例之不同材料偏振之材料之間的介面之一能帶圖。
    圖5係具有根據當前所揭示技術之一實施例交替之量子井及障壁之一輻射結構之一部分之一部分示意性圖解說明。
    圖6係根據當前所揭示技術之一實施例圖解說明圖5中所展示之一代表性結構預期之行為的一能帶圖。
    圖7A及圖7B係比較根據當前所揭示技術之實施例具有非極性特性(圖7A)及極性特性(圖7B)之經模擬結構之帶隙能量的能帶圖。
    241a‧‧‧第一吸收區域/第一區域
    241b‧‧‧第二吸收區域/第一區域
    242‧‧‧第二區域/發射區域
    444‧‧‧介面/異質介面
    445‧‧‧導帶/導帶邊緣
    446‧‧‧價帶
    R1‧‧‧在第二區域左側之電場將電子推動至左側
    R2‧‧‧一電場將電子推動至右側
    R3‧‧‧將電洞推動至第一區域之右側
    R4‧‧‧將電洞推動至第二區域之左側
    WW‧‧‧井寬度
    权利要求:
    Claims (33)
    [1] 一種用於形成一輻射系統之方法，其包括：選擇具有一第一區域及一第二區域之一輻射結構，該第一區域具有一材料特性之一第一值，該第二區域具有該材料特性之一第二值，其中該第一值及該第二值產生一電位梯度以將該輻射結構中之電子及電洞中之至少一者自該第一區域驅動至該第二區域；及定位該輻射結構，其中該第一區域接近於一輻射源以吸收一第一波長之輻射，且其中該第二區域經定位以接收來自該第一區域之能量且發射不同於該第一波長之一第二波長之該能量。
    [2] 如請求項1之方法，其中該材料特性包含材料偏振，且其中選擇一輻射結構包含選擇帶有具有一第一材料偏振值之該第一區域及具有不同於該第一材料偏振值之一第二材料偏振值之該第二區域的一輻射結構，其中該第一材料偏振值與該第二材料偏振值之間的差在該第一區域與該第二區域之間的一介面處形成一電場。
    [3] 如請求項1之方法，其進一步包括：至少部分地基於該材料特性之該第一值選擇用於該第一區域之一第一材料；及至少部分地基於該材料特性之該第二值選擇用於該第二區域之一第二材料。
    [4] 如請求項3之方法，其進一步包括將該第一材料及該第二材料彼此毗鄰且相對於彼此固定地安置。
    [5] 如請求項1之方法，其中選擇該第一材料包含將該第一材料選擇為包含氮化鎵，且其中選擇該第二材料包含將該第二材料選擇為包含氮化鎵銦。
    [6] 如請求項1之方法，其中選擇該第一材料包含將該第一材料選擇為包含具有一第一銦濃度之氮化鎵銦，且其中選擇該第二材料包含將該第二材料選擇為包含具有不同於該第一銦濃度之一第二銦濃度之氮化鎵銦。
    [7] 如請求項1之方法，其進一步包括將該第一材料及該第二材料兩者選擇為具有纖鋅礦晶體結構。
    [8] 如請求項1之方法，其進一步包括將該第一材料及該第二材料兩者選擇為具有相同晶體定向。
    [9] 一種用於形成一輻射系統之方法，其包括：將一第一材料選擇為具有一第一材料偏振且在一第一波長下具有比發射強之吸收；將一第二材料選擇為具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振且在不同於該第一波長之一第二波長下具有比發射強之吸收；及將該第一材料及該第二材料彼此毗鄰地安置以在該兩種材料之間的一介面處產生一電場，該電場經定向以將電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一材料驅動至該第二材料。
    [10] 如請求項9之方法，其進一步包括將該第一材料及該第二材料相對於彼此地固定。
    [11] 如請求項9之方法，其中該電場包含一第一電場，且其中該第一材料包含該第一材料之一第一區域及該第一材料之一第二區域，且其中安置該第一材料及該第二材料包含藉助將該第二材料定位於該第一材料之該第一區域與該第二區域之間來安置該第一材料及該第二材料以在該第二材料與該第一區域之間的一介面處產生該第一電場，且以在該第二材料與該第二區域之間的一介面處產生一第二電場，該第一電場經定向以將電子自該第一區域驅動至該第二材料，該第二電場經定向以將電洞自該第二區域驅動至該第二材料。
    [12] 如請求項9之方法，其進一步包括將該第一材料及該第二材料選擇為包含一共同成份，其中該成份具有在該第一材料中之一第一濃度及在該第二材料中之不同於該第一濃度之一第二濃度。
    [13] 如請求項12之方法，其進一步包括將該第一材料及該第二材料選擇為包含氮化鎵之合金。
    [14] 如請求項9之方法，其中安置該第一材料及該第二材料包含形成障壁及量子井之一交替堆疊。
    [15] 一種輻射系統，其包括：一固態輻射半導體結構，其具有：一第一區域，其經定位以接收一第一波長之輻射，該第一區域具有一材料特性之一第一值；及一第二區域，其經定位毗鄰於該第一區域以發射不同於該第一波長之一第二波長之輻射，該第二區域具有不同於該第一值之該材料特性之一第二值，其中該特性之該第一值及該第二值形成一電位梯度以將該輻射結構中之電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一區域驅動至該第二區域。
    [16] 如請求項15之輻射系統，其中該材料特性包含材料偏振，且其中該第一區域具有一第一材料偏振值且該第二區域具有不同於該第一材料偏振值之一第二材料偏振值，其中該第一材料偏振值與該第二材料偏振值之間的差在該第一區域與該第二區域之間的一介面處形成一電場。
    [17] 如請求項15之輻射系統，其中該第一材料包含氮化鎵且該第二材料包含氮化鎵銦。
    [18] 如請求項15之輻射系統，其中該第一材料包含具有一第一銦濃度之氮化鎵銦，且該第二材料包含具有不同於該第一銦濃度之一第二銦濃度之氮化鎵銦。
    [19] 如請求項15之輻射系統，其中該第一材料及該第二材料兩者皆具有纖鋅礦晶體結構。
    [20] 如請求項15之輻射系統，其中該第一材料及該第二材料兩者皆具有相同晶體定向。
    [21] 如請求項15之輻射系統，其中該第一區域包含一障壁且該第二區域包含一量子井，且其中該系統包含交替之障壁及量子井之一堆疊。
    [22] 一種輻射系統，其包括：一固態輻射半導體結構，其具有：一第一區域，其經定位以接收一第一波長之輻射，該第一區域具有一第一材料偏振；及一第二區域，其經定位毗鄰於該第一區域以發射不同於該第一波長之一第二波長之輻射，該第二區域具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振，其中該第一材料偏振及該第二材料偏振形成一電位梯度以將該輻射結構中之電子、電洞或電子及電洞兩者自該第一區域驅動至該第二區域。
    [23] 如請求項22之輻射系統，其中該半導體結構之一組合物在該第一區域與第二區域之間的一介面處具有一步進改變。
    [24] 如請求項22之輻射系統，其進一步包括一能源，該能量源經定位以朝向該半導體結構之該第一區域引導該第一波長之輻射。
    [25] 如請求項22之輻射系統，其中該第一區域及該第二區域係極性區域且其中該第一區域與該第二區域之間的一介面係位於該第一區域及該第二區域中之至少一者之一c平面處。
    [26] 如請求項22之輻射系統，其中該第一區域及該第二區域係半極性區域。
    [27] 如請求項22之輻射系統，其中該第一區域包含一障壁且該第二區域包含一量子井，且其中該系統包含交替之障壁及量子井之一堆疊，其中個別障壁包括具有一第一銦濃度之氮化銦鎵，且其中個別量子井包括具有大於該第一銦濃度之一第二銦濃度之氮化銦鎵，且其中該等量子井及該等障壁具有相同纖鋅礦晶體定向。
    [28] 一種固態照明(SSL)系統，其包括：一固態輻射半導體結構，其具有：第一區域及第二區域之一交替配置，其中個別第一區域定位於連續第二區域之間，且其中個別第二區域定位於連續第一區域之間；其中個別第一區域經定位以接收一第一波長之光，該等個別第一區域包括具有一第一材料偏振及在該第一波長下比發射率強之一吸收率之一第一材料；個別第二區域經定位以由於在該個別第二區域與該等緊毗鄰第一區域之間的介面處之電位梯度而接收(a)來自該個別第二區域之一側上之一個緊毗鄰之第一區域之電子及(b)來自該個別第二區域之一相對側上之另一緊毗鄰之第一區域之電洞，該等個別第二區域包括不同於該第一材料之一第二材料，該第二材料具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振及在不同於該第一波長之一第二波長下比吸收率強之一發射率。
    [29] 如請求項28之固態照明(SSL)系統，其中個別障壁包括具有一第一銦濃度之氮化銦鎵，且個別量子井包括具有大於該第一銦濃度之一第二銦濃度之氮化銦鎵，且其中該等量子井及該等障壁具有相同纖鋅礦晶體定向。
    [30] 如請求項28之固態照明(SSL)系統，其進一步包括一SSL器件，該SSL器件包含毗鄰於一N型材料及一P型材料而定位之一作用區域，該作用區域經定位以發射該第一波長之光，該光經引導至該固態輻射半導體結構。
    [31] 一種用於操作一輻射結構之方法，其包括：在一固態輻射半導體結構之一第一區域處接收一第一波長之輻射，該第一區域具有一第一材料偏振以及一第一電子及電洞密度；將電子自該固態輻射半導體結構之該第一區域傳輸至一第二區域以使該第二區域處之該等電子之一密度增加至高於該第一密度之一第二密度，該第二區域具有不同於該第一材料偏振之一第二材料偏振；及在該第二區域處將電子與電洞組合以輻射不同於該第一波長之一第二波長之能量。
    [32] 如請求項31之方法，其中該第一區域係複數個第一區域中之一者，且該第二區域係複數個第二區域中之一者，且其中個別第二區域經定位於連續第一區域之間，且其中傳輸電子包含自該第二區域之一側上之一第一區域傳輸電子，且其中該方法進一步包括將電洞自該第二區域之一相對側上之一第一區域傳輸至該第二區域。
    [33] 如請求項31之方法，其中輻射該第二波長之能量包含輻射可見光譜中之該第二波長之能量，而非自一磷光體輻射該能量。
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