[發明專利]發光二極管

有效

• 申請號: 201010192156.6
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101859856A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 朱振東;李群慶;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種發光二極管，尤其涉及一種具有三維納米結構陣列的發光二極管。

背景技術

由氮化鎵半導體材料制成的高效藍光、綠光和白光發光二極管具有壽命長、節能、綠色環保等顯著特點，已被廣泛應用于大屏幕彩色顯示、汽車照明、交通信號、多媒體顯示和光通訊等領域，特別是在照明領域具有廣闊的發展潛力。

傳統的發光二極管通常包括N型半導體層、P型半導體層、設置在N型半導體層與P型半導體層之間的活性層、設置在P型半導體層上的P型電極(通常為透明電極)以及設置在N型半導體層上的N型電極。發光二極管處于工作狀態時，在P型半導體層與N型半導體層上分別施加正、負電壓，這樣，存在于P型半導體層中的空穴與存在于N型半導體層中的電子在活性層中發生復合而產生光子，且光子從發光二極管中射出。

然而，現有的發光二極管的光取出效率(光取出效率通常指活性層中所產生的光從發光二極管內部釋放出的效率)較低，其主要原因是由于半導體(通常為氮化鎵)的折射率大于空氣的折射率，來自活性層的大角度光在半導體與空氣的界面處發生全反射，從而大部分大角度光被限制在發光二極管的內部，直至以熱等方式耗散。這對發光二極管而言非常不利。

為了解決上述問題，現有技術中通過控制氮化鎵生長方式提高發光二極管的出光率。但是該方法工藝復雜，成本較高。現有技術中也有采用表面粗糙化或表面圖形化發光二極管的出光面等方法改變光線的入射角度從而提高發光二極管的出光率的報道。但是這種方法只能在較小程度上改變光線的入射角，對于入射角較大的大角度光仍無法有效地提取，影響了發光二極管的出光率。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一光取出效率較高的發光二極管。

一種發光二極管，其包括：一基底；一第一半導體層、一活性層以及一第二半導體層依次層疊設置于所述基底的一側，且所述第一半導體層靠近基底設置；一第一電極與所述第一半導體層電連接；一第二電極與所述第二半導體層電連接；其中，進一步包括多個三維納米結構以陣列形式設置于第二半導體層的遠離基底的表面，且所述三維納米結構為階梯狀結構。

一種發光二極管，其包括：一基底；一第一半導體層、一活性層以及一第二半導體層依次層疊設置于所述基底的一側，且所述第一半導體層靠近基底設置；一第一電極與所述第一半導體層電連接；一第二電極與所述第二半導體層電連接；其中，進一步包括多個三維納米結構以陣列形式設置于第一半導體層與基底接觸的表面，且所述三維納米結構為階梯狀結構。

一種發光二極管，其包括：一基底；一第一半導體層、一活性層以及一第二半導體層依次層疊設置于所述基底的一側，且所述第一半導體層靠近基底設置；一第一電極與所述第一半導體層電連接；一第二電極與所述第二半導體層電連接；其中，進一步包括多個三維納米結構以陣列形式設置于基底與第一半導體層接觸的表面，且所述三維納米結構為階梯狀結構。

與現有技術相比較，本發明的發光二極管中，多個三維納米結構以陣列形式設置形成一三維納米結構陣列。由于本發明的三維納米結構為階梯狀結構，相當于包括至少兩層三維納米結構或兩層光子晶體結構，所以可以更加有效的提高發光二極管的大角度光的取出效率。或者，當大角度光向基底傳播過程中遇到三維納米結構陣列，會經三維納米結構陣列反射而變成小角度光。一方面，大角度光變成小角度光可以提高發光二極管的出光效率，另一方面，大角度光變成小角度光可以減小光線在發光二極管內部的傳播路徑，從而減小光線在傳播過程中的損耗。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例提供的發光二極管的結構示意圖。

圖2為圖1的發光二極管沿Ⅱ-Ⅱ線的剖視圖。

圖3為本發明第一實施例提供的發光二極管的三維納米結構陣列的掃描電鏡照片。

圖4為本發明第一實施例提供的發光二極管的光取出效率測試結果。

圖5為本發明第二實施例提供的發光二極管的結構示意圖。

圖6為本發明第三實施例提供的發光二極管的結構示意圖。

圖7為本發明第四實施例提供的發光二極管的結構示意圖。

圖8為圖7的發光二極管沿Ⅷ-Ⅷ線的剖視圖。

主要元件符號說明

發光二極管??????????10，20，30，40

第二電極????????????11，21，31，41

基底????????????????12，22，32，42

第一電極????????????13，23，33，43

第一半導體層????????14，24，34，44

三維納米結構????????15，45