[實用新型]低壓降高取光LED電極

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620158556.4
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN200983371Y
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈光地;徐晨;朱彥旭;劉瑩;韓金茹;鄒德恕
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沈波

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)的電極構(gòu)造。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)是一種將電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體光電子器件。具有體積小，壽命長，光電轉(zhuǎn)換效率高，無污染，節(jié)能等特性，能夠適應(yīng)各種應(yīng)用設(shè)備的輕薄小型化的要求，廣泛應(yīng)用于各種交通標志，LCD背光光源，打印，大屏幕顯示，通信，照明等方面。構(gòu)成發(fā)光二極管的材料主要有各種化合物半導(dǎo)體材料如III-V族材料、II-VI族材料等。可以發(fā)出不同顏色的光，如紫，藍，綠，黃和紅。

傳統(tǒng)LED電極主要為金屬接觸層電極(參見圖1)、透明導(dǎo)電氧化物接觸層(TCO)電極(參見圖2)等平板式電極。金屬接觸層電極由半導(dǎo)體基底1，接觸層2，壓焊電極4構(gòu)成。這種電極具有低的比接觸電阻，其比接觸電阻率可低至10^-6Ω·cm²。但缺點是金屬接觸層對光的吸收嚴重，吸光系數(shù)K均大于0.1，并隨其厚度和面積的增加而增加。其造成光輸出功率損失嚴重，對于460nm的藍光吸收達20％～30％，透過率一般為70％。這些吸收掉的光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽蛊骷囟壬仙s短器件壽命。而且這種金屬接觸層為了能夠透明，其厚度少于20nm，造成電流擴展差，LED發(fā)光不均勻。TCO接觸層電極是以透明導(dǎo)電氧化物同時作為接觸層和電流擴展層的傳統(tǒng)電極。由半導(dǎo)體基底1，接觸層2，壓焊電極4構(gòu)成。這種電極的接觸層光吸收小(消光系數(shù)K在小于10^-2)，但缺點是與半導(dǎo)體接觸的比接觸電阻(10^-1-10^-2Ω·cm²)比金屬電極大，驅(qū)動電壓比較高。驅(qū)動電壓的升高造成注入器件的電功率不能有效地轉(zhuǎn)換成光輸出，生成了大量的熱，導(dǎo)致器件的可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是制備取光效率高，驅(qū)動電壓又低的電極，解決傳統(tǒng)金屬接觸層吸光大的問題，增加電極的取光效率，保持低的LED驅(qū)動電壓；降低傳統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化物接觸層電極驅(qū)動電壓。低壓降高取光LED電極，其結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體基底1、歐姆接觸層2、透明電流擴展層3、壓焊電極4。歐姆接觸層2與半導(dǎo)體基底1接觸，覆蓋在半導(dǎo)體基底1的上面；透明電流擴展層3覆蓋在歐姆接觸層2上面；其特征在于：歐姆接觸層2為帶有通孔5的導(dǎo)電膜6；透明電流擴展層3通過歐姆接觸層2上的通孔5與半導(dǎo)體基底1接觸。透明電流擴展層3的折射率小于半導(dǎo)體基底1的折射率，厚度是整個LED器件發(fā)出光的四分之一波長光學(xué)厚度到四分之三波長光學(xué)厚度之間，包括四分之一波長光學(xué)厚度和四分之三波長光學(xué)厚度。透明電流擴展層3采用四分之一波長光學(xué)厚度或是四分之三波長光學(xué)厚度的好處是當LED器件發(fā)出的光通過透明電流擴展層3時，光線相干疊加，從而有利于提高器件的取光效率。透明電流擴展層3厚度的增加有利于電流更好的擴展，可以彌補半導(dǎo)體基底1電流擴展能力差的缺陷，有利于電流均勻地注入到器件從而使器件多發(fā)光，并有利于降低器件的驅(qū)動電壓。但透明電流擴展層3厚度的增加會帶來光吸收的增加。因此透明電流擴展層3也不能太厚。最佳厚度為整個LED器件所發(fā)的光的四分之三波長光學(xué)厚度。歐姆接觸層2是由具有通孔5的導(dǎo)電膜6組成，從而可以使歐姆接觸層2的面積減少一部分。這樣一方面有利于減少歐姆接觸層2對器件發(fā)出的光的吸收，另一方面又可以保持與半導(dǎo)體基底1足夠的接觸面積，保持低的驅(qū)動電壓。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)金屬接觸層電極的剖面圖；

1-半導(dǎo)體基底，2-歐姆接觸層，4-壓焊電極

圖2為傳統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化物接觸層(TCO)電極剖面圖；

1-半導(dǎo)體基底，2-歐姆接觸層，4-壓焊電極

圖3為本實用新型的低壓降高取光LED電極的剖面圖；

1-半導(dǎo)體基底，2-歐姆接觸層，3-電流擴展層，4-壓焊電極

圖4為本實用新型的低壓降高取光LED電極的歐姆接觸層2的俯視圖。

5-通孔，6-導(dǎo)電膜

具體實施方式

如圖3所示，本實用新型電極采用常規(guī)設(shè)備和常規(guī)制作方法所制成，其具體結(jié)構(gòu)如下：

半導(dǎo)體基底1可是摻雜的P型GaN，也可以是摻雜的P型InGaN或是摻雜的N型的InGaN。半導(dǎo)體基底1可以用常規(guī)設(shè)備和方法制備，如金屬有機物化學(xué)氣相沉積(MOVCD)，也可用分子束外延(MBE)等。