[發(fā)明專利]折射率漸變的光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310095993.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151440A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙玲慧;馬平;甄愛(ài)功;王軍喜;曾一平;李晉閩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01L33/44
• 分類號(hào): H01L33/44
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種折射率漸變的光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前III-V族半導(dǎo)體光電材料被譽(yù)為第三代半導(dǎo)體材料。而氮化鎵系發(fā)光二極管，由于可以通過(guò)控制材料的組成來(lái)制作出各種色光(尤其是需要高能隙的藍(lán)光或紫光)的發(fā)光二極管(簡(jiǎn)稱為“LED”)，而成為業(yè)界研究的重點(diǎn)。

影響LED發(fā)光的因素除了內(nèi)量子效率外，光提取效率也在很大程度上影響著LED的發(fā)光效率。氮化鎵基LED光提取效率主要受氮化鎵材料折射率的影響。以460納米輸出光為例，460納米波長(zhǎng)的光在氮化鎵材料中的有效折射率值為2.38，空氣的折射率為1，LED中產(chǎn)生的光大部分被禁錮在高折射率半導(dǎo)體內(nèi)部，以導(dǎo)波模式存在，而只有少量(4％)的光能以輻射模式出射到空氣中。目前，提高LED光提取效率的方法有很多，如表面粗化，表面等離激元，全向反射器，光子晶體等。理論研究表明，光子晶體因其光子禁帶作用和光柵衍射效應(yīng)，可以在很大程度上提高LED的光提取效率。目前的光子晶體大都以單一結(jié)構(gòu)制作在材料表層，界面處光子帶隙和光柵衍射效應(yīng)必然伴隨能量的損失。采用折射率漸變的光子晶體結(jié)構(gòu)，因其占空比的變化引起光子晶體本身的有效折射率發(fā)生變化，從而使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著，可以進(jìn)一步降低由單一結(jié)構(gòu)光子晶體所造成的光損耗，更有效提高LED光提取效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種折射率漸變的光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其可使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著，可以進(jìn)一步降低由單一結(jié)構(gòu)光子晶體所造成的光損耗，更有效地提高LED光提取效率。

本發(fā)明提供一種折射率漸變的光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包括：

一襯底；

一成核層，該成核層制作在襯底的上面；

一緩沖層，該緩沖層制作在成核層的上面；

一n型接觸層，該n型接觸層制作在緩沖層的上面，該n型接觸層的一側(cè)形成有一臺(tái)面；

一活性發(fā)光層，該活性發(fā)光層制作在n型接觸層臺(tái)面另一側(cè)的上面；

一p型電子阻擋層，該p型電子阻擋層制作在活性發(fā)光層的上面；

一p型接觸層，該p型接觸層制作在p型電子阻擋層的上面；

一折射率漸變陣列式光子晶體，該折射率漸變陣列式光子晶體制作在p型接觸層上；

一負(fù)電極，該負(fù)電極制作在n型接觸層一側(cè)的臺(tái)面的上面；

一正電極，該正電極制作在折射率漸變陣列式光子晶體的上面。

本發(fā)明的有益效果是：其可使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著，可以進(jìn)一步降低由單一結(jié)構(gòu)光子晶體所造成的光損耗，更有效地提高LED光提取效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明折射率漸變的光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種折射率漸變的光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包括：

一襯底11，所述的襯底11的材料為C面、R-面或A-面的氧化鋁單晶、6H-SiC或4H-SiC以及晶格常數(shù)接近于氮化物半導(dǎo)體的單晶氧化物。

一成核層12，該成核層12制作在襯底11的上面；該成核層12為氮化鎵材料構(gòu)成。

一緩沖層13，該緩沖層13制作在成核層12的上面；該緩沖層13為氮化鎵材料構(gòu)成。

一n型接觸層14，該n型接觸層14制作在緩沖層13的上面，該n型接觸層14的一側(cè)形成有一臺(tái)面141，該臺(tái)面141經(jīng)由等離子體刻蝕的方法形成；該n型接觸層14由n型氮化鎵構(gòu)成。

一活性發(fā)光層15，該活性發(fā)光層15制作在n型接觸層14臺(tái)面141另一側(cè)的上面；所述活性發(fā)光層15是由銦鎵氮薄層和氮化鎵薄層交互層疊形成的多周期的量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

一p型電子阻擋層16，該p型電子阻擋層16制作在活性發(fā)光層15的上面；該p型電子阻擋層16由鋁鎵氮材料構(gòu)成。

一p型接觸層17，該p型接觸層17制作在p型電子阻擋層16的上面；該p型接觸層17由p型氮化鎵材料構(gòu)成。

一折射率漸變陣列式光子晶體18，該折射率漸變陣列式光子晶體18制作在p型接觸層17上；

所述的折射率漸變陣列式光子晶體18是通過(guò)電子束曝光、激光全息曝光干涉、納米壓印或者聚苯乙烯球的方式制作，在p型接觸層17上形成預(yù)刻蝕陣列式圖形，圖形分布可以為三角形、方形或六邊形或其它形狀的分布；