[發明專利]一種新型偏振發光二極管

在審

• 申請號: 201710152909.2
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106920872A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 王南;孫智江
• 申請（專利權）人: 海迪科（南通）光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/58
• 分類號: H01L33/58;H01L33/60
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件制造領域，特別涉及一種新型偏振

發光二極管。

背景技術

發光二極管（LED）是一種當在正向方向上被電偏置時以受激方式發光的半導體光源裝置。根據材料的不同，LED可以發出近紫外、可見光和近紅外光。

以氮化鎵為代表的第三代半導體，可以制成高效的LED，氮化鎵及其合金的帶隙覆蓋了從紅外到紫外的光譜范圍。它具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好等性質和強的抗輻射能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。隨著LED的應用領域的迅速擴大，近年來LED已被應用與LCD的背光源和投影顯示的照明光源，和普通光源一樣，目前市面上的LED發出的光也是自然光，所以將LED應用于LCD的背光源和投影顯示的照明光源同樣需要二次光學設計引入偏振片和配套的光學器件獲得最終的偏振光，這不但增大了整個光學系統的體積、提高了成本，而且也造成了光能的極大浪費。如果能賦予LED芯片本身以偏振特性，使其能夠直接出射偏振光，那么這種結構的LED無疑將會在液晶顯示領域和某些需要偏振光照明的領域（如微型驗鈔機、機動車防眩光的照明燈）產生巨大的市場價值。

經檢索，專利CN 101572286 B公開了一種偏振出光發光二極管，它的發光二極管芯片包括由n型區、p型區和量子阱結構組成的工作區，襯底，絕緣介質膜，透明電極和金屬電極；在發光二極管芯片的出光表面上制備浮雕式或嵌入式光柵，光柵的周期為50～600nm，占空比為0.2～0.9，厚度為50～400nm納米。與傳統的LED外置偏光板實現偏振相比，本發明采用將光柵結構直接集成制作于LED芯片表面技術方案，不需要外置的偏光板等結構，實現了LED芯片的出光為偏振光的目的，因此，發光器件的整體體積大大縮小，性能優化，成本降低。同時，它可通過半導體光刻工藝一次性集成在發光芯片上，易實現產業化和推廣應用。但該結構的偏振出光發光二極管仍存在一定的缺點：該結構的偏振發光二極管，光不能反射至出光面以下的襯底，進而其偏振特性及出光效率相對較低，同時也影響了晶體的質量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠提高發光二極管的偏

振特性以及出光效率的新型偏振發光二極管。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種新型偏振發光二極管，包括襯底，在襯底上依次生長有n型層、有源發光層和p型層，且在p型層上面設有p型層金屬電極，在刻蝕暴露出來的n型層上面設有n型層金屬電極；其創新點在于：所述發光二極管的襯底表面刻蝕有周期性小階梯光柵結構，小階梯光柵結構的階梯數為N，N≥1。

進一步地，所述周期性小階梯光柵結構的表面上選擇性地鍍金屬、氮化物或有機化學物中的一種。

進一步地，所述金屬為金、銀或鋁/氟化鎂合金中的一種。

進一步地，所述新型偏振發光二極管可以是半極性發光二極管，也可以是非極性發光二極管。

進一步地，對于半極性發光二極管，所述小階梯光柵刻蝕方向可以沿R向或M向；對于非極性發光二極管，所述小階梯光柵刻蝕方向可以沿C向或M向。

進一步地，所述襯底為藍寶石、Si或SiC中的一種。

本發明的優點在于：

（1）本發明新型偏振發光二極管，在發光二極管的襯底上刻周期性小階梯光柵的結構，使得反射至襯底面的光，高效偏振反射至頂部發光，提高發光二極管的偏振特性；周期性結構利于緩解襯底與外延間的晶格失配，提高外延的晶體質量，進而提高發光二極管發光效率；

（2）本發明新型偏振發光二極管，其中，在小階梯光柵的面上選擇性的鍍金屬、氮化物或有機化合物，可以增強偏振光的反射； 此外，鍍的金屬一般選用金、銀或鋁/氟化鎂合金中的一種，與其他金屬相比，這些金屬的反射率更高，更適合在襯底上應用；

（3）本發明新型偏振發光二極管，其中，發光二極管選用半性二極管或非極性二極管，而不選用極性二極管，是因為這兩種發光二極管，本身發出的光線就是部分偏振光，進而使得整體的發光偏振度更高。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明提供的一種嵌入式光柵偏振發光二極管的結構剖面示意圖。

具體實施方式

下面的實施例可以使本專業的技術人員更全面地理解本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。

實施例