專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是用于將電流轉(zhuǎn)化為光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。由這種LED發(fā)射的 光的波長取決于用于LED的半導(dǎo)體材料的帶隙，帶隙表示價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能量差。最近， LED已經(jīng)用作顯示器例如液晶顯示器(LCD)的光源、汽車的光源和其它類型的照明器件的 光源。LED可通過使用磷光體物質(zhì)以發(fā)射白光或者可通過將具有各種顏色的LED組合以發(fā) 射各種顏色的光。然而，當(dāng)LED用于一定的應(yīng)用中時(shí)，LED的效率可能顯著地降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供一種發(fā)光器件，包括具有預(yù)定厚度、寬度和周期的具有 至少一種形狀的預(yù)定圖案的反射層；和在所述反射層上形成的發(fā)光層，其中所述預(yù)定周期 基于0.75X/n 5X/n，其中\(zhòng)是由所述發(fā)光層發(fā)射的光的波長，n是所述發(fā)光層的折射率。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種發(fā)光器件，包括具有至少一種預(yù)定形狀的圖案的 第一電極層；在所述第一電極層上形成的發(fā)光層；和在所述第一電極層和所述發(fā)光層之間 形成的預(yù)定層，所述預(yù)定層具有至少一種形狀的圖案，其中所述預(yù)定層使得由所述發(fā)光層 發(fā)射的光沿預(yù)定方向偏振。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種發(fā)光器件，包括反射層；在所述反射層上形成的 第一半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層上形成的有源層；在所述有源層上形成的第二半導(dǎo)體 層；在所述反射層上形成的突起，所述突起朝向所述第一半導(dǎo)體層延伸以在所述反射層上 的相鄰?fù)黄鹬g形成凹陷；和在由所述反射層上的所述突起限定的凹陷中形成的圖案化的 層，使得所述圖案化的層的頂表面與所述突起的上表面基本齊平。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，提供一種發(fā)光器件，包括反射層；在所述反射層上形成的 第一半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層上形成的有源層；在所述有源層上形成的第二半導(dǎo)體 層；和在與所述反射層鄰近的所述第一半導(dǎo)體層的表面上形成的突出圖案，所述突出圖案 包括從所述第一半導(dǎo)體層的表面朝向所述反射層延伸的多個(gè)突起。


以下將參考附圖詳細(xì)地描述實(shí)施方案，其中相同附圖標(biāo)記表示相同元件，其中圖1和2是說明衰減率(damping rate)隨著有源層和反射層之間距離的變化的 變化圖；圖3說明根據(jù)本文概述的一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件；圖4說明根據(jù)本文概述的另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件；圖5說明根據(jù)本文概述的另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件；
圖6 8說明在圖3-5中所示的發(fā)光器件中的偏振誘導(dǎo)圖案；圖9是模擬由具有圖6-8中所示偏振誘導(dǎo)圖案的圖3-5中所示發(fā)光器件發(fā)射的光 的偏振率的結(jié)構(gòu)；圖10說明通過模擬具有圖6-8的偏振誘導(dǎo)圖案的圖3-5的發(fā)光器件發(fā)射的光的 偏振率所獲得的結(jié)果；圖11是根據(jù)本文概述的實(shí)施方案的發(fā)光器件的偏振誘導(dǎo)圖案的周期、寬度和高 度的圖；圖12是偏振率與偏振誘導(dǎo)圖案周期的函數(shù)關(guān)系圖；圖13是偏振率與偏振誘導(dǎo)圖案的寬度的函數(shù)關(guān)系圖；和圖14是偏振率與偏振誘導(dǎo)圖案的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚度的函數(shù)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式在本文公開的實(shí)施方案的描述中，當(dāng)稱各層(膜)、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)在襯底“上 /下”時(shí)，“上”和“下”可包括“直接地”和“間接地”在其“上”和“下”。對(duì)“上”或“下”的 任何引用均基于附圖。在附圖中，各層的厚度或者尺寸可進(jìn)行放大、省略或者示意地說明， 以使得說明方便和清楚，各個(gè)構(gòu)件的尺寸不一定反映其實(shí)際尺寸。IXD裝置通過控制光源的偏振可產(chǎn)生各種顏色。通過光源發(fā)射的光可穿過偏振器， 使得穿過偏振器的光沿特定方向具有偏振分量。通常，通過光源發(fā)射的光具有隨機(jī)的偏振。因此，穿過偏振器的光的強(qiáng)度減小至例 如一半，為了產(chǎn)生具有偏振分量的光，光損失不可避免。美國專利No. 7，528，416中顯示了 具有LED的液晶顯示模件的一個(gè)實(shí)例，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。在一些實(shí)施方案中，可描述一種垂直型發(fā)光器件，包括包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層、有源層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的發(fā)光半導(dǎo)體層；在所述發(fā)光半導(dǎo)體層上設(shè)置的第一電 極層；和在所述發(fā)光半導(dǎo)體層下設(shè)置的第二電極層。當(dāng)在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和第二電極層之間形成具有相對(duì)高的反射性的反射層 時(shí)，可提高垂直型發(fā)光器件的發(fā)光效率。在具有反射層的垂直型發(fā)光器件中，有源層和反射層之間的距離可相對(duì)靠近，使 得有源層和反射層之間的距離小于由有源層發(fā)射的光的波長。隨著有源層和反射層之間距 離的改變，可產(chǎn)生量子干涉效應(yīng)，使得發(fā)光器件的光學(xué)特性可改變。例如，隨著有源層和反 射層之間距離的改變，由發(fā)光器件發(fā)射的光的偶極源的衰減率可改變。圖1和2說明根據(jù)由發(fā)光器件發(fā)射的光的偶極源的振動(dòng)方向的衰減率隨有源層和 反射層之間距離變化而變化。在這種情況下，衰減率指的是發(fā)光器件中從電子接受能量的 時(shí)間直至能量以光的形式發(fā)射的時(shí)間的周轉(zhuǎn)時(shí)間。當(dāng)衰減率提高時(shí)，偶極源光發(fā)射增加使 得可改善內(nèi)部量子效率。參考圖1和2，由發(fā)光器件發(fā)射的光的衰減率隨有源層和反射層之間的間隙距離 D、形成發(fā)光器件的材料的折射率、以及由發(fā)光器件發(fā)射的光的波長而改變。在圖1和2中，Y軸表示衰減率，下部X軸表示有源層和反射層之間的距離D，上部 X軸表示通過用有源層和反射層之間的距離D除以所得的相對(duì)值，其中\(zhòng)表示由發(fā)光 器件發(fā)射的光的峰值波長，n表示形成發(fā)光器件的材料的折射率。
換言之，假定形成發(fā)光器件的材料的折射率n和由發(fā)光器件發(fā)射的光的峰值波長 A均為常數(shù)，則根據(jù)由發(fā)光器件發(fā)射的光的偶極源振動(dòng)方向的衰減率隨有源層和反射層之 間距離D的改變而改變。在圖1和2中，顯示發(fā)射具有峰值波長\為約450nm的藍(lán)光的折射率n為約2. 46 的GaN基發(fā)光器件的衰減率，上部X軸上的值1.0對(duì)應(yīng)于下部X軸上的約188. 3nm(= 450nm/2. 46)如圖1所示，在相對(duì)于x_y平面垂直振動(dòng)的偶極源的情況下，衰減率隨有源層 和反射層之間的距離變短而增加。如圖2所示，在平行于x-y平面振動(dòng)的偶極源的情況下， 在特定距離(例如50nm)處顯示出衰減率的最大值。如上所述，在垂直型發(fā)光器件中，有源層和反射層之間的距離短于由發(fā)光器件發(fā) 射的光的波長，所以光學(xué)特性可隨有源層和反射層之間的距離D而改變。以上已經(jīng)參考圖1和2說明了通過改變有源層和反射層之間的距離D相對(duì)于x-y 平面垂直振動(dòng)的偶極源的衰減率變化和平行于x-y平面振動(dòng)的偶極源的衰減率變化。如下 所述，通過在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和反射層之間形成偏振誘導(dǎo)圖案，改變由有源層發(fā)射的 光的沿X方向振動(dòng)的偶極源的衰減率以及改變其沿Y方向振動(dòng)的偶極源的衰減率，可發(fā)射 沿特定方向具有大量偏振分量的光。圖3說明根據(jù)本文概述的第一實(shí)施方案的發(fā)光器件。發(fā)光器件包括第一電極層 10、在第一電極層10上形成的反射層20、在反射層20上形成的圖案化的層80、在反射層20 和圖案化的層80上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30、在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30上形成的有 源層40、在有源層40上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50、以及在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50上 形成的第二電極層70。在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50上可選擇性地形成非導(dǎo)電半導(dǎo)體層60?？捎摄~(Cu)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(A1)、鉬(Pt)、金(Au)、鎢(W)或者注 入有雜質(zhì)的半導(dǎo)體襯底中的至少一種形成第一電極層10，第一電極層10用于和第二電極 層70 —起對(duì)有源層40提供電源。反射層20可部分地與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30相對(duì)，并 可由具有高的反射性的銀(Ag)、含銀(Ag)合金、鋁(A1)或者含鋁(A1)合金中的至少一種 形成。在第一電極層10和反射層20之間也可形成包括鎳(Ni)或者鈦(Ti)的粘合金屬層 (圖3中未詳細(xì)地顯示)，以強(qiáng)化第一電極層10和反射層20之間的界面粘合。在反射層20 和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30之間也可形成提供歐姆接觸的歐姆層(圖3中未詳細(xì)地顯示)。在反射層20的上部上和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30之下形成圖案化的層80。在一些 的實(shí)施方案中，如圖3所示，圖案化的層80的側(cè)表面可被反射層20部分包圍。例如，反射 層20可具有從其上表面向上突出的突出部，圖案化的層80可在突出部之間設(shè)置。因此，反 射層20的突出部和圖案化的層80可至少部分地設(shè)置在相同的水平面上。圖案化的層80 和反射層20可形成偏振誘導(dǎo)圖案90。圖案化的層80可由非金屬材料形成，使得圖案化的層80的折射率大于空氣的折 射率而小于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30的折射率。圖案化的層80可形成作為透明電極和例如 可由ITO、ZnO、GZO、RuOx或者IrOx中的至少一種形成。當(dāng)圖案化的層80形成作為透明電極時(shí)，電流可流過圖案化的層80，使得圖案化的 層80可不形成為以預(yù)定間距間隔開，如圖3所示。而是，圖案化的層80可在第一導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層30和反射層20之間的整個(gè)區(qū)域上形成。在這種情況下，形狀類似于圖案化的層80 的突出圖案可在與反射層20相對(duì)的表面上形成。
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在一些替代實(shí)施方案中，圖案化的層80可由電介質(zhì)例如Si02、MgF2、SOG、Ti02、 A1203或者Si3N4中的至少任一種形成。當(dāng)圖案化的層80由電介質(zhì)形成時(shí)，電流不流過圖案 化的層80，因此圖案化的層80由以預(yù)定間距間隔開的構(gòu)件形成，如圖3所示。換言之，在這 種情況下，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30和反射層20彼此部分地相對(duì)。反射層20和圖案化的層80形成偏振誘導(dǎo)圖案90，使得由發(fā)光器件發(fā)射的光沿特 定方向具有偏振分量。偏振誘導(dǎo)圖案90通過在圖案化的層80和反射層20之間的界面上 形成的對(duì)稱圖案來控制由有源層40發(fā)射的光的偏振。因此，在這樣的發(fā)光器件中，偏振誘 導(dǎo)圖案90設(shè)置為短于發(fā)射的光的波長，由此使得通過自發(fā)光過程來發(fā)射沿特定方向具有 大量偏振分量的光。這不同于其中具有隨機(jī)偏振的光由于利用偏振器而沿特定方向具有偏 振分量的方法。在本文示例性地概述的偏振誘導(dǎo)圖案90中，因此可避免光效率降低，以完 成特定的偏振。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層30可由注入有P-型雜質(zhì)的GaN基半導(dǎo)體層形成，第二導(dǎo)電半 導(dǎo)體層50可由注入有N-型雜質(zhì)的GaN基半導(dǎo)體層形成。作為發(fā)光層的有源層40可由單 量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)或者量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的至少一種形成?？墒褂?III-IV族半導(dǎo)體材料的其它變化材料。非導(dǎo)電半導(dǎo)體層60可為導(dǎo)電率顯著低于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50和第一導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層30的半導(dǎo)體層。例如，非導(dǎo)電半導(dǎo)體層60可為未摻雜的GaN層。如上所述，在本文實(shí)施并概述的發(fā)光器件中，偏振誘導(dǎo)圖案90包括在第一導(dǎo)電 型半導(dǎo)體層30和反射層20之間的由透明電極或者電介質(zhì)形成的圖案化的層80以及設(shè)置 在圖案化的層80的下表面和側(cè)表面上的反射層20。圖4說明根據(jù)本文概述的另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件。圖4顯示的發(fā)光器件可包 括第一電極層10、在第一電極層10上形成的反射層20、具有朝向反射層20延伸的突出圖 案31的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30、在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30上形成的有源層40、在有源層 40上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50、以及在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50上形成的第二電極層 70。非導(dǎo)電半導(dǎo)體層60可在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50上選擇性地形成。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層30的突出圖案31和反射層20形成偏振誘導(dǎo)圖案90。突出圖案31可朝向反射層20突出并且間隔開預(yù)定間距，使得突出圖案31的下表 面和側(cè)表面與反射層20相對(duì)。通過在形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30之后對(duì)其選擇性地蝕刻或者通過利用控制第 一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30的生長條件使得第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30的表面粗糙化來形成突出圖 案31。突出圖案31可形成作為GaN基半導(dǎo)體層，從而形成如上所述的圖案化的層。偏振誘 導(dǎo)圖案90由形成作為GaN基半導(dǎo)體層的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30的突出圖案31以及作為 與突出圖案31接觸的金屬鏡的反射層20形成。圖5說明根據(jù)本文概述的另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件。圖5所示的發(fā)光器件可包 括第一電極層10、在第一電極層10上形成的反射層20、在反射層20上形成的圖案化的 層80、在反射層20和圖案化的層80上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層30、在第一導(dǎo)電型半導(dǎo) 體層30上形成的有源層40、在有源層40上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50、在第二導(dǎo)電型 半導(dǎo)體層50上形成的第二電極層70、以及在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50上形成的非導(dǎo)電半導(dǎo) 體層60。在非導(dǎo)電半導(dǎo)體層60上可形成具有柱或者孔形狀的光子晶體結(jié)構(gòu)100，柱或者孔
761設(shè)置為具有預(yù)定間距或者任意形狀，以改善由發(fā)光器件發(fā)射的光的提取效率。在如圖5所示的非導(dǎo)電半導(dǎo)體層60上形成的光子晶體結(jié)構(gòu)100也可用于圖4中顯 示的發(fā)光器件的實(shí)施方案。在一些替代實(shí)施方案中，光子晶體結(jié)構(gòu)100可通過移除非導(dǎo)電 半導(dǎo)體層60而在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層50上形成。這也可應(yīng)用于圖4中顯示的實(shí)施方案。圖6 8是根據(jù)本文概述的實(shí)施方案的發(fā)光器件中的偏振誘導(dǎo)圖案的示意圖。偏 振誘導(dǎo)圖案90是平面圖，說明在x_y平面上觀察時(shí)偏振誘導(dǎo)圖案90的形狀，然而圖3 5 中顯示的偏振誘導(dǎo)圖案90顯示為正視圖。圖6 8中顯示的偏振誘導(dǎo)圖案90本質(zhì)上是示 例性的，本發(fā)明不限于此。并且，在圖6 8中，在反射層20上形成的圖案化的層80在圖3中所示的實(shí)施方 案中示例性地進(jìn)行說明，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于其中在如圖4所示的實(shí)施方案中在反射層 20上形成突出圖案31的情況。如圖6 8中的偏振誘導(dǎo)圖案90的平面圖所示，在其構(gòu)件部分間隔開的反射層20 上形成圖案化的層80。在一些替代實(shí)施方案中，可在其構(gòu)件部分間隔開的圖案化的層80上 形成反射層20。在這種情況下，圖案化的層80的周期或者寬度可被反射層20的周期或者 寬度所代替。在圖6中顯示的實(shí)施方案中，偏振誘導(dǎo)圖案90具有在反射層20上形成為線形狀 的圖案化的層80。具體地，多個(gè)圖案化的層80形成為線形狀，沿第一方向間隔開預(yù)定間距。 圖案化的層80沿第一方向延伸并且沿垂直于第一方向的第二方向間隔開預(yù)定間距。例如， 圖案化的層80可均具有沿y方向延伸并可沿x方向間隔開的線形狀。因此，圖案化的層80 在x方向具有周期性，但是在1方向不具有周期性。在圖7所示的實(shí)施方案中，偏振誘導(dǎo)圖案90具有在反射層20上形成的圖案化的 層80，圖案化的層80沿第一方向和沿垂直于第一方向的第二方向具有不同長度。具體地， 在圖7所示的圖案化的層80中，沿y方向的長度ry大于沿x方向的長度rx，圖案化的層 80可為在y方向比在x方向具有較長長度的橢圓形。在圖8所示的實(shí)施方案中，在反射層20上設(shè)置圖案化的層80，沿第一方向和沿垂 直于第一方向的第二方向具有不同的周期，即具有不同的間距。例如，圖案化的層80可為 圓形，并且沿x方向的周期ax可小于沿y方向的周期ay。因此，在圖6 8所示的偏振誘導(dǎo)圖案90中，圖案化的層80可沿第一方向和垂直 于第一方向的第二方向設(shè)置，可形成為線形狀并沿第一方向或者沿第二方向延伸，或者在 第一方向和第二方向上可具有不同的周期或者尺寸。在一些實(shí)施方案中，沿第一方向設(shè)置成行的圖案化的層80的圖案密度可不同于 沿第二方向設(shè)置成行的圖案化的層80的圖案密度。在一些替代實(shí)施方案中，沿第一方向設(shè)置成行的圖案化的層80的圖案密度可與 沿第二方向間隔開預(yù)定間距以沿第一方向設(shè)置成行的圖案化的層80的圖案密度相同。圖案化的層80可形成為沿第一方向和第二方向具有一定的規(guī)則性，其中沿第一 方向的規(guī)則性和沿第二方向的規(guī)則性可彼此不同。圖9和10說明由圖3-5的具有圖6-8所示偏振誘導(dǎo)圖案的發(fā)光器件發(fā)射的光的
偏振率。參考圖9和10，在由銀(Ag)形成的反光鏡21上形成透明電極圖案81，該透明電極圖案81由IT0形成，具有線形狀并且厚度為約lOOnm，并且在透明電極圖案81和反光鏡 21上形成由GaN材料形成的發(fā)光層111。透明電極圖案81的周期a設(shè)定為約200nm。在一些實(shí)施方案中，發(fā)光層111可具有多量子阱結(jié)構(gòu)MQWs，其間具有厚度為約 60nm的p-GaN層。而且，當(dāng)在如上所述和如圖9所示的模擬結(jié)構(gòu)中分別施加沿x方向振動(dòng) 的偶極源和沿y方向振動(dòng)的偶極源時(shí)，可從上部方向(z方向)檢測(cè)總發(fā)光量。總發(fā)光量可 對(duì)應(yīng)于自發(fā)光率?；谠摻Y(jié)構(gòu)，由沿與透明電極圖案81的延伸方向平行的x方向振動(dòng)的偶極源的總 發(fā)光量，是由沿y方向振動(dòng)的偶極源的總發(fā)光量的1.8倍或更大。根據(jù)本發(fā)明概述的實(shí)施 方案的發(fā)光器件可發(fā)射沿特定方向具有大量偏振分量的光。圖11是說明在根據(jù)本文概述的實(shí)施方案的發(fā)光器件中的偏振誘導(dǎo)圖案的周期或 者間距、寬度和高度的圖。圖12說明偏振率隨偏振誘導(dǎo)圖案的周期的變化，圖13說明偏振 率隨偏振誘導(dǎo)圖案的寬度的變化，圖14說明偏振率隨偏振誘導(dǎo)圖案的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層的厚度的變化。如圖11所示，偏振誘導(dǎo)圖案的周期a指的是從反射層20突出的相鄰圖案的中心 之間的距離，寬度指的是圖案化的層80的兩端部之間的距離，高度指的是圖案化的層80的厚度。參考圖12，可理解，在其中第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度為約60nm、圖案化的層的 高度為約lOOnm以及圖案化的層的寬度為約70nm的偏振誘導(dǎo)圖案中，當(dāng)圖案化的層的周 期a為約150nm 600nm時(shí)，偏振控制效果極好。此處，比率為1表示無偏振控制效果。例 如，如果由發(fā)光器件發(fā)射的光的波長為X，形成發(fā)光層的材料的折射率為n，則圖案化的層 的周期a可為0. 75入/n 5入/n。參考圖13，可理解，在其中第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度為約60nm、圖案化的層的 高度為約lOOnm以及圖案化的層的寬度為約300nm的偏振誘導(dǎo)圖案中，當(dāng)圖案化的層的寬 度為約0. 4a nm 0. 9a nm時(shí)，偏振控制效果極好。參考圖14，可理解，在其中圖案化的層的高度為約lOOnm、圖案化的層的寬度為約 60nm、以及圖案化的層的周期為約300nm的偏振誘導(dǎo)圖案中，偏振控制效果隨著第一導(dǎo)電 型半導(dǎo)體層的厚度的改變而改變。應(yīng)理解，偏振控制效果的變化周期為X/2n，具有極好振 控制效果的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度為0. 75m A /2n 1. 25m A /2n。在此，m指的是自然 數(shù)。本發(fā)明教導(dǎo)一種發(fā)光器件，包括偏振誘導(dǎo)圖案，其包括反射層和在所述反射層上 的非金屬圖案；在所述偏振誘導(dǎo)圖案上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層上的有源層；和在所述有源層上的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。偏振誘導(dǎo)圖案形成為線形狀，多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向延伸，沿垂直于第一 方向的第二方向間隔開。偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向的長度不同于沿垂直于第一方向的第二 方向的長度，沿第一方向和第二方向設(shè)置多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案。多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向和垂直于第一方向的第二方向設(shè)置，其中沿第一方 向設(shè)置的周期不同于沿第二方向設(shè)置的周期。多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向和垂直于第一 方向的第二方向設(shè)置，其中沿第一方向在直線上設(shè)置的偏振誘導(dǎo)圖案的圖案密度不同于沿 第二方向在直線上設(shè)置的偏振誘導(dǎo)圖案的圖案密度。
多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向和垂直于第一方向的第二方向設(shè)置為具有規(guī)則性， 其中沿第一方向設(shè)置的偏振誘導(dǎo)圖案的規(guī)則性不同于沿第二方向設(shè)置的偏振誘導(dǎo)圖案的 規(guī)則性。非金屬圖案的下表面和側(cè)表面與反射層相對(duì)。非金屬圖案由透明電極或者電介質(zhì) 形成。非金屬圖案的上表面通過反射層的上表面間隔開，或者反射層的上部通過非金屬圖 案的上表面間隔開。非金屬圖案或者反射層的周期為0.75X/n 5X/n，A是由發(fā)光器件的發(fā)光半導(dǎo) 體層發(fā)射的光的波長，n是形成發(fā)光半導(dǎo)體層的材料的折射率。非金屬圖案或者反射層的 周期為150 600nm。非金屬圖案的寬度為0. 4a 0. 9a，其中a為非金屬圖案的周期。反 射層的寬度為0. 4a 0. 9a，其中a為反射層的周期。第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度為0.75mX/2n 1.25na/2n，其中入是由發(fā)光器件 的發(fā)光半導(dǎo)體層發(fā)射的光的波長，n是形成發(fā)光半導(dǎo)體層的材料的折射率，m是自然數(shù)。非 金屬圖案為突出圖案，其中第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層沿設(shè)置反射層的方向突出。本發(fā)明還教導(dǎo)一種發(fā)光器件，包括偏振誘導(dǎo)圖案，其包括具有沿向上方向突出的 突出部的反射層和至少部分配置為與反射層的突出部在相同水平面上的非金屬圖案；在所 述偏振誘導(dǎo)圖案上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的有源層；和在 所述有源層上的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，其中非金屬圖案和所述反射層的突出部之一彼此間 隔開。偏振誘導(dǎo)圖案形成為線形狀，其中多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向延伸，沿垂直于 第一方向的第二方向間隔開。偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向的長度不同于沿垂直于第一方向的 第二方向的長度，其中沿第一方向和第二方向設(shè)置多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案。多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向和垂直于第一方向的第二方向設(shè)置，其中沿第一方 向設(shè)置的周期不同于沿第二方向設(shè)置的周期。多個(gè)偏振誘導(dǎo)圖案沿第一方向和垂直于第一 方向的第二方向設(shè)置，其中沿第一方向在直線上設(shè)置的偏振誘導(dǎo)圖案的圖案密度不同于沿 第二方向在直線上設(shè)置的偏振誘導(dǎo)圖案的圖案密度。在本說明書中對(duì)"一個(gè)實(shí)施方案"、“實(shí)施方案"、“示例性實(shí)施方案"等的任 何引用，表示與實(shí)施方案相關(guān)描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí) 施方案中。在說明書不同地方出現(xiàn)的這些措詞不必都涉及相同的實(shí)施方案。此外，當(dāng)結(jié)合 任意實(shí)施方案描述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，認(rèn)為關(guān)于其它的實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié) 構(gòu)或特性均在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍之內(nèi)。雖然已經(jīng)參考大量說明性實(shí)施例描述了實(shí)施方案，但是應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可設(shè)計(jì)很多的其它改變和實(shí)施方案，這些也將落入本公開的原理的精神和范圍內(nèi)。更具體 地，在說明書、附圖和所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在本發(fā)明的組合排列的構(gòu)件和/或結(jié)構(gòu)中 可能具有各種的變化和改變。除構(gòu)件和/或結(jié)構(gòu)的變化和改變之外，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言，可替代的用途也會(huì)是顯而易見的。
權(quán)利要求
一種發(fā)光器件，包括具有預(yù)定厚度、寬度和周期的具有至少一種形狀的預(yù)定圖案的反射層；和在所述反射層上形成的發(fā)光層，其中所述預(yù)定周期基于0.75λ/n～5λ/n，其中λ是由所述發(fā)光層發(fā)射的光的波長，n是所述發(fā)光層的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述發(fā)光層包括在所述預(yù)定圖案上的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的有源層；和在所述有源層上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀為線形狀且沿第一方向延 伸，并且沿垂直于所述第一方向的第二方向重復(fù)，相鄰的線形狀基于所述預(yù)定周期沿所述 第二方向彼此間隔開預(yù)定距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀具有與長度不同的寬度， 所述至少一種形狀沿第一方向和第二方向重復(fù)，所述第一方向垂直于所述第二方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述第一和第二距離彼此不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀沿所述第一方向的圖案密 度與所述至少一種形狀沿所述第二方向的圖案密度不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀沿所述第一方向重復(fù)以形 成多個(gè)成形圖案，所述至少一種形狀沿所述第二方向重復(fù)以形成多個(gè)成形圖案，其中相鄰 的成形圖案沿所述第一方向間隔開第一預(yù)定距離，相鄰的成形圖案沿所述第二方向間隔開 第二預(yù)定距離，所述第一和第二距離不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀的下表面和側(cè)表面與所述 發(fā)光層的至少一個(gè)表面交疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀的頂表面僅僅接觸所述發(fā) 光層的表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀由透明材料或者介電材 料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中0.75λ/η 5λ/η對(duì)應(yīng)于約150nm 600nmo
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述至少一種形狀的寬度為0.4a 0. 9a, 其中a對(duì)應(yīng)于0. 75 λ /n 5 λ /η。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其中所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度為 0. 75m λ /2η 1. 25m λ /2n，m 為自然數(shù)。
14.一種發(fā)光器件，包括具有至少一種預(yù)定形狀的圖案的第一電極層；在所述第一電極層上形成的發(fā)光層；和在所述第一電極層和所述發(fā)光層之間形成的預(yù)定層，所述預(yù)定層具有至少一種形狀的 圖案，其中所述預(yù)定層使得由所述發(fā)光層發(fā)射的光沿預(yù)定方向偏振。
15.一種發(fā)光器件，包括反射層；在所述反射層上形成的第一半導(dǎo)體層； 在所述第一半導(dǎo)體層上形成的有源層； 在所述有源層上形成的第二半導(dǎo)體層；在所述反射層上形成的突起，所述突起朝向所述第一半導(dǎo)體層延伸以在所述反射層上的相鄰?fù)黄鹬g形成凹陷；和在由所述反射層上的所述突起限定的凹陷中形成的圖案化的層，使得所述圖案化的層 的頂表面與所述突起的上表面基本齊平。
16. 一種發(fā)光器件，包括 反射層；在所述反射層上形成的第一半導(dǎo)體層； 在所述第一半導(dǎo)體層上形成的有源層； 在所述有源層上形成的第二半導(dǎo)體層；和在與所述反射層鄰近的所述第一半導(dǎo)體層的表面上形成的突出圖案，所述突出圖案包 括從所述第一半導(dǎo)體層的表面朝向所述反射層延伸的多個(gè)突起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光器件。所述發(fā)光器件可包括具有預(yù)定厚度、寬度和周期的至少一種形狀的預(yù)定圖案的反射層。所述發(fā)光器件也可包括在反射層上形成的發(fā)光層。所指定的周期可基于0.75λ/n～5λ/n，其中λ為由發(fā)光層發(fā)射的光的波長，n為發(fā)光層的折射率。
文檔編號(hào)H01L33/46GK101826586SQ20091025428
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
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