[實用新型]一種照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片

有效

• 申請號: 201821044483.5
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN208368535U
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 王洪;施偉;黃華茂
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/10;H01L33/20;H01L33/32;H01L33/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本實用新型提供了一種照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片，包括二維光子晶體結構、透明襯底、外延片、反射鏡、保護層、鈍化層和電極，所述二維光子晶體結構設置在與反射鏡相接處的透明襯底的外延片內部，所述外延片包括N型氮化鎵層、有源層和P型氮化鎵層。本實用新型的照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片可以有效的提高LED芯片的調制帶寬和出光效率，同時有效避免外延片帶來的質量問題，而照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片具有散熱效果好、出光效率高的優點。

技術領域

本實用新型涉及可見光通信和照明領域，具體涉及一種照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片。

背景技術

隨著互聯網、物聯網、人工智能等技術的快速發展，移動通信業務急劇上升，可用于通信的頻譜資源幾近枯竭。可見光通信作為射頻通信、毫米波通信的另一種選擇，具有對人體無輻射危害、環保安全、保密性好等優點，是一項極具潛力的通信技術。近十年來，GaN基LED因其高效的出光效率和能量轉換效率在照明和通信領域備受關注。GaN基LED是目前主流的商用照明光源，其內量子效率已接近100%，出光效率接近80%，但是其調制帶寬僅3-50MHz，遠遠不能滿足可見光通信光源的要求。提升LED本身的帶寬將使可見光通信系統獲得質的飛躍。Yin等制備空氣孔光子晶體LED正裝芯片，20mA注入電流下，帶寬達到347MHz（DOI: 10.1109/JLT.2016.2634005）。但是正裝結構有諸多缺點，如散熱不佳，增大了光衰的可能性，減少芯片壽命，降低器件可靠性；電極擋光，減少芯片出光；電流擁擠，進一步降低光效等。倒裝結構擁有較多優勢，適合用于可見光通信。目前，將光子晶體與倒裝結構相結合提高LED芯片發光效率和調制帶寬的制備方法比較稀缺。

實用新型內容

有鑒于此，為解決上述現有技術中的問題，本實用新型提供了一種照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片，可以有效的提高LED芯片的調制帶寬和出光效率，同時有效避免外延片帶來的質量問題，而照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片具有散熱效果好、出光效率高的優點。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下。

一種照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片，包括二維光子晶體結構、透明襯底、外延片、反射鏡、保護層、鈍化層和電極，所述二維光子晶體結構設置在與反射鏡相接處的透明襯底的外延片內部，所述外延片包括N型氮化鎵層、有源層和P型氮化鎵層，所述透明襯底與N型氮化鎵層接觸連接，所述N型氮化鎵層與有源層接觸連接，所述有源層與P型氮化鎵層接觸連接，所述保護層與P型氮化鎵層接觸連接，所述鈍化層覆蓋在外延片的上方，所述電極包括N電極和P電極，所述N電極穿過鈍化層和保護層與N型氮化鎵層接觸，所述P電極穿過鈍化層與P型氮化鎵層接觸，所述反射鏡設置在P型氮化鎵層與P電極之間。

進一步地，所述二維光子晶體結構的占空比為0.1～0.9，所述二維光子晶體結構采用納米壓印、電子束光刻、PS小球、SiO2小球或AAO模板方法制備。

進一步地，所述透明襯底為藍寶石或SiC透明襯底；所述有源層為InGaN/GaN多量子阱層。

進一步地，所述電極為Au、Cr、Ni、Ag、Ti、Al、Pt、Pd中的一種或者多種及其合金；所述鈍化層為SiO2、SiN、SiON、Al2O3、HfO2或SOG等絕緣介質材料；所述反射鏡為銀鏡、DBR中的一種或者多種組合。

照明通信共用的二維光子晶體LED倒裝芯片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、提供透明襯底的外延片。

步驟2、在所述透明襯底的外延片上制備空氣孔光子晶體結構。

步驟3、在所述空氣孔光子晶體結構中填充SOG絕緣介質。

步驟4、用填充好絕緣介質的外延片進行普通倒裝芯片制備工藝，形成二維光子晶體LED倒裝芯片。