[發明專利]發光元件

有效

• 申請號: 201410046186.4
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103996761B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 楊宗憲;徐子杰;陳怡名;賴易堂;楊治政;魏志偉;陳慶升;陳世益;許嘉良;許晏銘
• 申請（專利權）人: 晶元光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明是關于一發光元件，尤其是一具有漸變折射率的接合層的發光元件。

背景技術

發光二極管(LED)是一種固態半導體元件，發光二極管(LED)包含一發光元件結構，其中發光元件結構至少包含一p型半導體層、一n型半導體層與一發光層，其中發光層形成于p型半導體層與n型半導體層之間。發光元件的結構包含由Ⅲ-Ⅴ族元素組成的化合物半導體，例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)，其發光原理是在一外加電場作用下，利用n型半導體層所提供的電子與p型半導體層所提供的空穴在發光層的p-n接面附近復合，將電能轉換成光能。

圖1是現有的一發光元件1的剖面圖，如圖1所示，發光元件1包含一透明基板10，一第一半導體層12位于透明基板10上，一第二半導體層16位于第一半導體層12上及一發光層14位于第一半導體層12與第二半導體層16之間。第一半導體層12的材料包含Ⅲ-Ⅴ族半導體材料，其折射率約為3.1～3.5之間。透明基板10的材料包含藍寶石(sapphire)或玻璃，其折射率約為1.5～1.7之間。

由于透明基板10與第一半導體層12之間的折射率差異大，使得透明基板10與第一半導體層12之間的臨界角θc小于35度。發光層14所發出的一光線從第一半導體層12往透明基板10射出時，光線的入射角要在35度以內才可以射出，入射角超過35度的光線會在透明基板10與第一半導體層12之間形成全反射，光線因此被局限在發光元件1內部，降低發光元件1的光取出效率。

圖2是現有的發光元件1的光場強度分布情形。由于透明基板10與第一半導體層12之間的臨界角θc小于35度，只有入射角在35度以內的光線才會從透明基板10射出，因此現有的發光元件1所發出的光線在50％光場強度下的一遠場角度約117度。

發明內容

本發明公開一種發光元件，包含一透明基板；至少一半導體發光疊層位于透明基板上，其中半導體發光疊層包含靠近透明基板的一第一半導體層、遠離透明基板的一第二半導體層，及位于第一半導體層與第二半導體層之間的一發光層，其中發光層可發出一光線；及一接合層位于透明基板與半導體發光疊層之間，該接合層包含靠近該第一半導體層的第一接合層，其中該第一半導體層具有第一折射率n₁，該透明基板具有第二折射率n₂，該第一接合層具有折射率n_b1，并且各該折射率滿足以下關系式:(n₁*n₂)^1/2+0.3≥n_b1≥(n₁*n₂)^1/2-0.3。

附圖說明

圖1是現有的發光元件的示意圖。

圖2是現有的發光元件的光場強度分布情形的示意圖。

圖3是本發明一實施例的發光元件的示意圖。

圖4是本發明一實施例的發光元件的光場強度分布情形的示意圖。

圖5是本發明第三實施例的發光元件的示意圖。

符號說明

發光元件1、2、2’

透明基板10、20

接合層21、21’

第一接合層211

第二接合層212

第三接合層213

半導體發光疊層23

第一半導體層12、22

發光層14、24

第二半導體層16、26

表面S1

側壁S2

具體實施方式

為了使本發明的敘述更加詳盡與完備，請參照下列描述并配合圖3的圖示。依據本發明一實施例的一發光元件2的剖面圖，如圖3所示，發光元件2包含一透明基板20，一半導體發光疊層23位于透明基板20上，其中半導體發光疊層23包含靠近透明基板20的一第一半導體層22，遠離透明基板20的一第二半導體層26，及一發光層24位于第一半導體層22與第二半導體層26之間。

透明基板20的材料包含無機材料或Ⅲ-Ⅴ族半導體材料。無機材料包含碳化硅(SiC)、鍺(Ge)、藍寶石(sapphire)、鋁酸鋰(LiAlO₂)、氧化鋅(ZnO)、玻璃或石英。Ⅲ-Ⅴ族半導體材料包含磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)材料。透明基板20可用以承載及/或成長半導體發光疊層23。