[發明專利]發光二極管

有效

• 申請號: 201110395477.0
• 申請日: 2011-12-03
• 公開（公告）號: CN103137804A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 朱振東;李群慶;張立輝;陳墨;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: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/24
• 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發光效率不夠高，部分原因是由于活性層與N型半導體層或P型半導體層之間的接觸面積不夠大，從而導致空穴與電子的復合密度較小，使得產生的光子數量較少。另外由于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。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一發光效率較高的發光二極管。

一種發光二極管，其包括：一第一半導體層，所述第一半導體層具有相對的一第一表面及一第二表面；一活性層及第二半導體層依次層疊設置于所述第一半導體層的第二表面，所述第二半導體層遠離活性層的表面形成所述發光二極管的出光面；一第一電極覆蓋所述第一半導體層的第一表面；一第二電極與所述第二半導體層電連接；其中，所述第一半導體層的第二表面及所述第二半導體層遠離活性層的表面為多個三維納米結構以陣列形式排布形成的圖案化的表面，其中每一所述三維納米結構包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結構之間形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述活性層與所述第一半導體層接觸的表面與所述第一半導體層所述圖案化的表面相嚙合。

一種發光二極管，其包括：一第一半導體層，所述第一半導體層具有相對的一第一表面及一第二表面；一活性層及第二半導體層依次層疊設置于所述第一半導體層的第二表面，所述第二半導體層遠離活性層的表面形成所述發光二極管的出光面；一第一電極覆蓋所述第一半導體層的第一表面；一第二電極與所述第二半導體層電連接；其中，所述第一半導體層的第一表面及第二表面為多個三維納米結構以陣列形式排布形成的圖案化的表面，其中每一所述三維納米結構包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結構之間形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述活性層與所述第一半導體層接觸的表面與所述第一半導體層所述圖案化的表面相嚙合。

一種發光二極管，其包括：依次層疊設置的一第一半導體層、一活性層及一第二半導體層，一第一電極覆蓋所述第一半導體層遠離活性層的表面，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層遠離活性層的表面為所述發光二極管的出光面，其中，所述活性層至少一表面為多個三維納米結構并排延伸形成的圖案化的表面，且所述第二半導體層遠離活性層的表面或所述第一半導體層與第一電極接觸的表面為多個三維納米結構并排延伸形成的圖案化的表面，每個三維納米結構沿其延伸方向上的橫截面為M形。

與現有技術相比較，本發明的發光二極管中，所述第一半導體層與所述活性層表面接觸的表面具有多個M形三維納米結構，形成一三維納米結構陣列，從而形成一圖案化的表面，因此增大了所述活性層與第一半導體層之間的接觸面積，增大了空穴與電子的復合幾率，提高了復合密度，進而提高了所述發光二極管的發光效率。同時，通過在所述發光二極管的出光面或所述第一半導體層遠離活性層的表面設置多個三維納米結構，當光子以大角度入射到該三維納米結構時，可改變所述光子的出射角度，而使之從出光面射出，進一步提高了所述發光二極管的出光效率。

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所示的發光二極管中三維納米結構陣列的結構示意圖。

圖3為圖2所示的三維納米結構陣列的掃描電鏡照片。

圖4為圖2所示的三維納米結構陣列沿IV-IV線的剖視圖。

圖5為圖1所示的發光二極管中第二半導體層的結構示意圖。