[發明專利]復合高反射層

有效

• 申請號: 200980149203.4
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN102742037A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 詹姆斯·伊貝斯頓;酈挺;莫妮卡·漢森
• 申請（專利權）人: 克利公司
• 主分類號: H01L33/46
• 分類號: H01L33/46;G02B5/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及發光二極管，并且涉及具有高反射率接觸的發光二極管和形成該接觸的方法。

背景技術

發光二極管(LED)是將電能轉換為光能的固態裝置，并且通常包括夾在相對的n型摻雜層和p型摻雜層之間的半導體材料的一個或多個有源層。當向摻雜層施加一偏壓時，空穴和電子被注入到有源層中進行重組發光。光線從有源層和LED的所有表面發射出來。

對于典型的LED，期望以最高的發光效率操作，并且可測量發光效率的一個方法是通過與輸入功率相關的發射強度或每瓦流。最大化發光效率的一個方法是最大化地提取LED的有源區發射的光。對于具有單一出光(outcoupling)表面的傳統LED，外量子效率可能會受到來自LED發射區的光線的全內反射(TIR)的限制。TIR可能由LED的半導體和周圍環境之間的折射率的巨大差異引起。一些LED具有相對較低的光提取效率，這是因為與周圍材料(如環氧樹脂)的折射率相比襯底具有較高的折射率。這種差異產生了小出射錐，來自有源區的光線會從襯底通過小出射錐傳輸到環氧樹脂中，并最終從LED封裝件出射。沒有出射的光會被半導體材料或反射光的表面吸收。

已經研制出不同的方法來減少TIR并改進整體光提取，其中比較流行的一個方法是表面織構。通過提供允許光子有很多機會找到出射錐的可變表面，表面織構增加了光出射幾率。沒有找到出射錐的光繼續進行TIR，并且從織構表面以不同角度反射直至找到一出射錐。一些文章中已討論了表面織構的優點。[參看Windisch等的Impact?of?Texture-Enhanced?Transmission?on?High-Efficiency?Surface?Textured?Light?Emitting?Diodes，Appl.Phys.Lett.，Vol.79，No.15，2001年10月，第2316-2317頁；Schnitzer等的30％External?Quantum?Efficiency?From?Surface?Textured，Thin?Film?Light?Emitting?Diodes，Appl.Phys.Lett.，Vol.64，No.16，1993年10月，第2174-2176頁；Windisch等的Light?Extraction?Mechanisms?in?High-Efficiency?Surface?Textured?Light?Emitting?Diodes，IEEE?Journal?on?Selected?Topics?in?Quantum?Electronics，Vol.8，No.2，2002年3/4月，第248-255頁；Streubel等的High?Brightness?AlGaNInP?Light?Emitting?Diodes，IEEE?Journal?on?Selected?Topics?m?Quantum?Electronics，Vol.8，No.2002年3/4月]。

同樣屬于Cree公司的美國專利第6,657,236號公開了形成于半導體層上的結構，用于提高LED的光提取。

提高光提取效率的另一個方法是提供對光進行反射的反射表面，從而幫助從LED芯片或LED封裝件進行有效發射。在圖1所示的典型LED封裝件10中，單個LED芯片12通過焊膏粘合劑或導電性環氧樹脂安裝在反射杯13上。一條或多條焊線11將LED芯片12的歐姆觸點連接至引線15A和/或15B，所述引線可附接于反射杯13或與之為一體。反射杯可填充有封裝材料16，所述封裝材料可包括波長轉換材料，如磷光體。由LED發射的第一波長的光可被磷光體吸收，磷光體可響應地發射第二波長的光。然后整個組件被封裝在透明的保護樹脂14中，該保護樹脂可被模塑成透鏡的形狀，以校準從LED芯片12發射的光。當反射杯13可能沿向上方向引導光時，光反射時可能會發生光學耗損。由于實際的反射體表面的反射率低于100％，一些光可能被反射杯吸收。一些金屬在感興趣的波長范圍內可能具有小于95％的反射率。