[發明專利]一種具有雙反射層的氮化鎵基發光二極管

有效

• 申請號: 201210206025.8
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102709421A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 鄭建森;林素慧;彭康偉;洪靈愿;何安和
• 申請（專利權）人: 安徽三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種氮化鎵基發光二極管，尤其是涉及一種具有雙反射層的氮化鎵基高亮度發光二極管。

背景技術

目前，藍綠光LED使用的都是基于GaN的III-V族化合物半導體材料；由于GaN基LED外延片的P-GaN層空穴濃度小，且P型層厚度很薄，絕大部分發光從P型層透出，而P型層不可避免地對光有吸收作用，導致LED芯片外量子效率不高，大大降低了LED的發光效率。采用ITO層作為電流擴展層雖可提高透射率，但導致LED電壓要高一些，壽命也受到影響。另外，在外加電壓下，由于存在電流擴散不均勻，一些區域電流密度很大，影響LED壽命。總之，在外部量子效率方面，現有的GaN基LED還是顯得不足，一方面與電流非均勻分布有關，另一方面則是與當光發射至電極會被電極本身所吸收有關。

為此，改善LED發光效率的研究較為活躍，主要技術有采用圖形襯底技術、分布電流阻隔層（也稱電流阻擋層）、分布布拉格反射層（英文為Distributed?Bragg?Reflector，簡稱DBR）結構、透明襯底、表面粗化、光子晶體技術等。

參見圖1，在已知的正裝發光二極管結構中，包括襯底100，由下往上堆疊的N型層101、發光區102、P型層103、金屬反射層104、電流擴展層105、P電極106以及設置在N型層101裸露表面上的N電極107。由于金屬反射層104（通常為Al或Ag材料）對光有反射作用，使得發光層發出的光線發射出來，并從側面出光，如光線1a所示；但是仍然有部分光線無法或很難從側面或上面出射，如光線1b所示，因而造成光損失，無法使得發光層發出的光線有效取出，影響了芯片的發光效率。

發明內容

本發明提供了一種具有雙反射層的GaN基高亮度LED，其通過在LED的外延層與P電極之間增設環狀反射層和金屬反射層，形成雙反射層結構，可以有效地取出發光層發出的光線，減少P電極的吸光現象，從而增加出光效率。

本發明公開的一種具有雙層反射層的GaN基高亮度LED，包括：襯底；外延層，形成于該襯底上，其中外延層包含P型層、發光區和N型層；電流擴展層，形成于所述P型層之上；P電極，形成所述電流擴展層之上；其特征在于：一反射結構形成于所述P電極與所述外延層之間，由環狀反射層和金屬反射層構成，其幾何中心在垂直方向上與P電極對應，其中所述環狀反射層形成于電流擴展層與P型層之間；所述金屬反射層形成于電流擴展層與P電極之間；所述環狀反射層與金屬反射層之間設有一預定距離。

上述環狀反射層位于部分P型層之上，由至少一個環狀結構組成，其形狀與P電極的形狀一致。

上述環狀反射層的環寬為5~50微米。

上述環狀反射層的內環直徑為30~200微米。

上述環狀反射層的外環直徑為50~300微米。

上述金屬反射層的直徑為50~200微米。

上述環狀反射層與金屬反射層之間的預定距離為2~10微米。?

上述環狀反射層的厚度為0.5~5微米。

上述環狀反射層為分布布拉格反射層或全方位反射層。

上述環狀反射層由交替的高折射率和低折射率材料層組成，高折射率層材料選自TiO、TiO₂、Ti₃O₅、Ti₂O₃、Ta₂O₅、ZrO₂或前述的任意組合之一，低折射率層材料選自SiO₂、SiN_x、Al₂O₃或前述的任意組合之一。

上述金屬反射層材料可選用鋁（Al）或者是銀（Ag）或者是鎳（Ni）等。

上述襯底材料可選用藍寶石（Al₂O₃）或者是碳化硅（SiC）或者是硅片（Si）等。

上述電流擴展層材料可選用鎳/金合金（Ni/Au）或鎳/氧化銦錫合金（Ni/ITO）或氧化銦錫（ITO）或氧化鋅（ZnO）或In摻雜ZnO或Al摻雜ZnO或Ga摻雜ZnO中的一種或其組合。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明通過在LED的外延層與P電極之間增設環狀反射層和金屬反射層，形成雙反射層結構，使得發光層發出的一部分的光線經過環狀反射層的一次反射便從側面出射，還可以使得另一部分原本要射向P電極的光線經過雙反射層的雙層反射后向上出射，進而提升芯片的光取出效率；