[發明專利]發光二極管及光學元件的制備方法

有效

• 申請號: 201210089097.9
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN103367562A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 金元浩;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: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/20
• 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及光學元件的制備方法，尤其涉及一種具有三維納米結構陣列的發光二極管及光學元件的制備方法。

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制備方法制備的發光二極管的發光效率不夠高，部分原因是由于來自活性層的大角度光線（角度大于23.58°臨界角的光線）在N型或P型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及光學元件的制備方法。

一種發光二極管的制備方法，其包括：提供一基底，所述基底具有一外延生長面；在所述外延生長面依次生長一第一半導體層、一活性層及一第二半導體預制層；設置一第一電極與所述第一半導體層電連接；設置一第二電極與所述第二半導體預制層電連接；在所述第二半導體預制層的表面設置一圖案化掩膜層，所述圖案化掩膜層包括多個并排設置的擋墻，相鄰的擋墻之間形成一溝槽，所述第二半導體預制層通過該溝槽暴露出來；對所述第二半導體預制層進行刻蝕，每一擋墻對應的第二半導體預制層的表面形成一第一三維納米結構，所述第一三維納米結構為條形凸起結構，所述條形凸起結構的橫截面為弓形；以及，去除所述掩膜層。

一種光學元件的制備方法，其包括：提供一基底；在所述基底的一個表面設置一圖案化掩膜層，所述圖案化掩膜層包括多個并排設置的擋墻，相鄰的擋墻之間形成一溝槽，所述基底通過該溝槽暴露出來；對所述基底進行刻蝕，每一擋墻對應的基底的表面形成一第一三維納米結構，所述第一三維納米結構為條形凸起結構，所述條形凸起結構的橫截面為弓形；以及去除所述掩膜層。

與現有技術相比較，本發明的發光二極管的制備方法，通過在所述發光二極管的出光面形成多個弓形的三維納米結構，當所述活性層中產生的入射角大于臨界角的大角度光線并入射至所述三維納米結構時，該大角度光線通過所述三維納米結構的弓形表面而轉變為小角度光線，若小角度光線小于臨界角，那么，該小角度光線可以射出。也就是說，光線入射至形成有多個三維納米結構的表面時，與光線入射至平面結構相比，入射角大于臨界角的某一范圍的光線也會從發光二極管的出光面出射，進而可以提高發光二極管的出光效率。此外，該制備方法還可以方便的制備大面積周期性的三維納米結構，形成一大面積的三維納米結構陣列，從而提高了所述發光二極管及光學元件的產率。

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為本發明第一實施例提供的發光二極管中第二半導體層的結構示意圖。

圖3為本發明第一實施例提供的發光二極管中第二半導體層的掃描電鏡照片。

圖4為本發明第一實施例提供的發光二極管中第二半導體層的出光原理圖。

圖5為本發明第一實施例提供的發光二極管與標準發光二極管的發光強度對比曲線。

圖6為本發明第一實施例提供的發光二極管的制備方法的工藝流程圖。

圖7為本發明第一實施例提供的發光二極管的制備方法中在第二半導體層表面形成多個第一三維納米結構的制備方法的工藝流程圖。

圖8為本發明第一實施例提供的發光二極管的制備方法中刻蝕第二半導體層表面的制備方法的示意圖。

圖9為本發明第二實施例提供的發光二極管的結構示意圖。

圖10為本發明第二實施例提供的發光二極管的制備方法的工藝流程圖。

主要元件符號說明