[發明專利]具有埋入式銀納米粒子的白光LED芯片結構

有效

• 申請號: 201210014707.9
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102723412A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 許并社;李學敏;劉旭光
• 申請（專利權）人: 許并社;李學敏;劉旭光
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及發光二極管組件，具體是一種具有埋入式銀納米粒子的白光LED芯片結構。

背景技術

隨著半導體科技日新月異的發展，氮化鎵系發光二極管的應用越來越廣泛。如圖1所示，現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構包括藍寶石基板1、N型氮化鎵外延層11、多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層6、P型氮化鎵外延層7、負電極金屬層9、正電極金屬層10。其工作原理為：當負電極金屬層和正電極金屬層接上外部電源時，來自P型氮化鎵外延層和N型氮化鎵外延層的電子與空穴在多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層相互結合發出光線。所發出的光線從各個角度發射出去，部分光線會從P型氮化鎵外延層的頂面穿透射出。氮化鎵外延層與藍寶石基板之間通常因存在晶格不匹配、熱膨脹系數的差異而出現錯排缺陷，造成發光二極管光取出效率低下、使用壽命低、效率不佳。針對上述問題，有必要對現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構進行革新，以解決現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構容易導致發光二極管光取出效率低下、使用壽命低、效率不佳的問題。

發明內容

本發明為了解決現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構容易導致發光二極管光取出效率低下、使用壽命低、效率不佳的問題，提供了一種具有埋入式銀納米粒子的白光LED芯片結構。

本發明是采用如下技術方案實現的：具有埋入式銀納米粒子的白光LED芯片結構，包括藍寶石基板、多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層、P型氮化鎵外延層、負電極金屬層、以及正電極金屬層；還包括低溫氮化鎵中間層、第一層N型氮化鎵外延層、埋入式銀納米粒子層、第二層N型氮化鎵外延層、以及銦錫氧化物透明導電層；其中，低溫氮化鎵中間層堆棧于藍寶石基板上；第一層N型氮化鎵外延層堆棧于低溫氮化鎵中間層上；埋入式銀納米粒子層堆棧于第一層N型氮化鎵外延層上；第二層N型氮化鎵外延層堆棧于埋入式銀納米粒子層上；多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層堆棧于第二層N型氮化鎵外延層上，且第二層N型氮化鎵外延層部分曝露于多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層外；P型氮化鎵外延層堆棧于多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層上；銦錫氧化物透明導電層堆棧于P型氮化鎵外延層上；負電極金屬層堆棧于第二層N型氮化鎵外延層的曝露部分上；正電極金屬層堆棧于P型氮化鎵外延層上，且正電極金屬層與銦錫氧化物透明導電層連接。所述藍寶石基板、多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層、P型氮化鎵外延層、負電極金屬層、正電極金屬層、低溫氮化鎵中間層、第一層N型氮化鎵外延層、埋入式銀納米粒子層、第二層N型氮化鎵外延層、銦錫氧化物透明導電層均為現有公知結構。

工作時，負電極金屬層和正電極金屬層連接外部電源，來自P型氮化鎵外延層和第二層N型氮化鎵外延層的空穴與電子在多層量子阱氮化銦鎵/氮化鎵主動層相互結合發出光線。所發出的光線一部分穿透P型氮化鎵外延層和銦錫氧化物透明導電層射出（銦錫氧化物透明導電層具有電流擴散效果，可使得電流均勻地擴散在整個發光二極管，由此增加光子穿透至外部的機會），另一部分朝藍寶石基板方向發射，當光線發射至埋入式銀納米粒子層時，發生光散射效應，使得光線以若干不同角度反射至P型氮化鎵外延層和銦錫氧化物透明導電層，并穿透P型氮化鎵外延層和銦錫氧化物透明導電層射出，由此提高了發光二極管的光取出效率。與現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構相比，本發明所述的具有埋入式銀納米粒子的白光LED芯片結構通過增設埋入式銀納米粒子層和銦錫氧化物透明導電層，解決了現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構容易導致發光二極管光取出效率低下、使用壽命低、效率不佳的問題，具體如下：其一，埋入式銀納米粒子層位于藍寶石基板和第二層N型氮化鎵外延層之間，消除了氮化鎵外延層與藍寶石基板之間的錯排缺陷，使得電子與空穴結合所發出的光線藉由埋入式銀納米粒子層發生散射，由此避免了電子與空穴結合所發出的光線被吸收損失掉，提高了發光二極管的光取出效率。其二，埋入式銀納米粒子層作為錯排中斷層，減少了氮化鎵外延層中的錯排密度，藉此發光二極管使用壽命得以延長，效率得以大幅提高。

本發明基于全新的結構，有效解決了現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構容易導致發光二極管光取出效率低下、使用壽命低、效率不佳的問題，適用于發光二極管的制造，尤其適用于氮化鎵系發光二極管的制造。

附圖說明

圖1是現有氮化鎵系發光二極管的芯片結構的結構示意圖。

圖2是本發明的結構示意圖。

圖3是本發明的埋入式銀納米粒子層的掃描電子顯微鏡影像示意圖。

圖4是本發明的埋入式銀納米粒子層的熱處理溫度-反射率光譜圖。