[實用新型]GaN基發(fā)光二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020568627.4
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號: CN201898145U
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 吳東海;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 同方光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及光電技術領域，特別是具有圖形化微結構的GaN基發(fā)光二極管。

背景技術

GaN基藍綠色發(fā)光二極管具有體積小、效率高和壽命長等優(yōu)點，在顯示器背光源、交通指示、戶外全色顯示等領域有著廣泛的應用。尤其是GaN基大功率發(fā)光二極管可能實現(xiàn)半導體固態(tài)照明，引起人類照明史的革命，從而逐漸成為目前光電子學領域的研究熱點。為了獲得高亮度的GaN基發(fā)光二極管，關鍵是要提高器件的外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制GaN基發(fā)光二極管外量子效率的主要原因，其主要是因為氮化物外延層、藍寶石襯底以及空氣之間的折射率差別較大，導致有源區(qū)產生的光在不同折射率材料界面發(fā)生全反射而不能導出芯片。

現(xiàn)有技術中已經公開的幾種提高芯片光提取效率的技術途徑，主要包括有：生長分布布拉格反射層(DBR)結構、倒裝技術、表面粗化技術和光子晶體技術。雖然這些技術途徑都不同程度的提高了GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光亮度，但它們都是集中于改善芯片的正面出光效率。由于發(fā)光二極管發(fā)光的性質為自發(fā)輻射，沒有方向性，可以認為是各向同性發(fā)光。因此，以上幾種技術對LED芯片的側面發(fā)光出光效?率并無改善。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型的目的是提供一種GaN基發(fā)光二極管。它在發(fā)光二極管的周圍制作出類似光子晶體的圖形化微結構，從而改善發(fā)光二極管的側面出光效率，提高發(fā)光二極管的光取出效率。

為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型的技術方案以如下方式實現(xiàn)：

GaN基發(fā)光二極管，它包括基板以及置于基板上方的依次由N型半導體層、發(fā)光結構層、P型半導體層和透明導電層相疊加組成的GaN基發(fā)光二極管材料。透明導電層上的一端置有P型電極，N型半導體層上、與P型電極相對的另一端置有N型電極。其結構特點是，所述GaN基發(fā)光二極管材料的外圍置有一圈或多圈能提高發(fā)光二極管側面出光效率的光子晶體的圖形化微結構。圖形化微結構的頂端介于N型半導體層底端與P型半導體層頂端之間。

在上述GaN基發(fā)光二極管中，所述圖形化微結構的側壁截面呈波浪狀、圓弧狀、凹凸狀或者鋸齒狀。

在上述GaN基發(fā)光二極管中，所述圖形化微結構的橫向厚度呈周期性或者非周期性變化。

在上述GaN基發(fā)光二極管中，所述圖形化微結構為彼此分隔獨立的結構或者連為一體的結構。

本實用新型由于采用了上述結構，提供了一種具有圖形化微結構?的GaN基發(fā)光二極管。在現(xiàn)有技術的基礎上，利用光子晶體對光產生折射增加出光效率的原理，在發(fā)光二極管的周圍制作出類似光子晶體結構的圖形化微結構，改善了發(fā)光二極管的側面出光效率，大大提高了發(fā)光二極管光取出效率，有效的提升了發(fā)光二極管的亮度。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步說明。

附圖說明

圖1為本實用新型技術中一種結構的剖面示意圖；

圖2為本實用新型技術中實施例一的俯視結構圖；

圖3為本實用新型技術中實施例二的俯視結構圖；

圖4為本實用新型技術中實施例三的俯視結構圖。

具體實施方式

參看圖1，本實用新型包括基板11以及置于基板11上方的依次由N型半導體層21、發(fā)光結構層22、P型半導體層23和透明導電層31相疊加組成的GaN基發(fā)光二極管材料10。透明導電層31上的一端置有P型電極41，N型半導體層21上、與P型電極41相對的另一端置有N型電極42。GaN基發(fā)光二極管材料10的外圍置有一圈或多圈能提高發(fā)光二極管側面出光效率的光子晶體的圖形化微結構51，圖形化微結構51的頂端介于N型半導體層21底端與P型半導體層23頂端之間。圖形化微結構51的側壁截面呈波浪狀、圓弧狀、凹凸狀或者鋸齒狀，它的橫向厚度呈周期性或者非周期性變化。圖形化微結構51為彼此分隔獨立的結構或者連為一體的結構。

參看圖2至圖4，分別為本實用新型技術的一種具有圖形化微結?構51的GaN基發(fā)光二極管實施例中的三種俯視結構圖。本實用新型在GaN基發(fā)光二極管材料10周圍制作圖形化微結構51，改變光束由該GaN基發(fā)光二極管材料10(高反射率物質)傳播至空氣(低折射率物質)時的入射角以避免全反射，亦即避免光束在該GaN基發(fā)光二極管材料10內部重復進行反射。如此，即可提升該GaN基發(fā)光二極管材料10的發(fā)光效率。

在本實用新型的制作過程中，圖形化微結構51用光刻技術在發(fā)光二極管周圍定義出幾何形貌，再利用干法刻蝕技術蝕刻至預定深度即可制備。本實用新型中的基板11包括絕緣透光材料，例如藍寶石；N型半導體層21、發(fā)光結構層22及P型半導體層23包括氮化物，例如氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵或者氮化鋁鎵銦；透明導電層31包括氧化物，例如氧化銦、氧化錫或者氧化銦錫；發(fā)光結構層22可以是量子阱或者多重量子阱。