專利名稱：圓形光子晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光二極管元件以及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體元件，特別是有關(guān)于一種圓形光子晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光二極管元件以及應(yīng)用此圓形光子晶體結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換元件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)元件，因具有壽命長(zhǎng)、色彩飽和鮮明、反應(yīng)速度快和穩(wěn)定性佳等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為新一代光源裝置的主流，例如交通信號(hào)燈、液晶屏幕的背光模塊和高功率輸出的照明設(shè)備等，都可見到LED的應(yīng)用。
LED的發(fā)光效率決定于其外部量子效率(external quantum efficiency),而外部量子效率又與光萃取效率(light extraction efficiency)有關(guān)。然而，一般LED元件受限于元件與外部介質(zhì)間的全反射效應(yīng)，大部分的光線會(huì)被局限于元件內(nèi)部，導(dǎo)致光萃取效率低落。類似的，其它類型的光電轉(zhuǎn)換元件，例如有機(jī)發(fā)光二極管、太陽能電池等，也都受到前述因素影響，使得光電轉(zhuǎn)換效率受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種圓形光子晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光二極管元件以及光電轉(zhuǎn)換元件，通過應(yīng)用圓形光子晶體結(jié)構(gòu)來提高光電轉(zhuǎn)換元件的光萃取效率。此外，若是將圓形光子晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于發(fā)光元件，還可以提高發(fā)光元件的出光角度的均向性。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，適于設(shè)置在一光電轉(zhuǎn)換元件所接收或發(fā)出的一光線所通過的兩個(gè)不同介質(zhì)之間的一接面上。所述圓形光子晶體結(jié)構(gòu)包括一第一孔洞以及多個(gè)第二孔洞，其中第一孔洞位于圓形光子晶體結(jié)構(gòu)中央，而所述多個(gè)第二孔洞以第一孔洞為中心點(diǎn)排列成多個(gè)同心圓。圓形光子晶體結(jié)構(gòu)的第一孔洞與第二孔洞的中心位置的直角坐標(biāo)可以由下列方程式所決定
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換兀件，其特征在于，包括 一光電轉(zhuǎn)換體，適于發(fā)出或接收一光線； 一第一介質(zhì)，位于該光電轉(zhuǎn)換體外圍，該光線通過該第一介質(zhì)以及該第一介質(zhì)之外的一第二介質(zhì)，其中該第一介質(zhì)與該第二介質(zhì)具有不同的光折射率；以及 一圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該光線所通過的該第一介質(zhì)與該第二介質(zhì)之間的一接面上，該圓形光子晶體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔洞，其中一個(gè)孔洞位于該圓形光子晶體結(jié)構(gòu)中央，而其余孔洞以該孔洞為中心點(diǎn)排列成多個(gè)同心圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，該孔洞的中心位置的直角坐標(biāo)由下列方程式所決定
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，b= N · Λ θ N。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，b為隨機(jī)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，b為常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，a為整數(shù)，且5< a < 8。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，相鄰兩同心圓之間的距離介于300納米至2000納米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，該孔洞的深度介于50納米至300納米)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，該孔洞的填充率介于O.2至O. 5之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，該孔洞的形狀包括圓形、橢圓形、矩形。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換兀件，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換體包括發(fā)光二極管、有機(jī)電激發(fā)光體或光致發(fā)電體。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，該第一介質(zhì)包括半導(dǎo)體材料或有機(jī)材料。
13.一種發(fā)光二極管元件，其特征在于，包括 一基板； 一第一型半導(dǎo)體層，配置于該基板上； 一第二型半導(dǎo)體層，配置于該第一型半導(dǎo)體層上； 一主動(dòng)區(qū)，位于該第一型半導(dǎo)體層與該第二型半導(dǎo)體層之間； 一第一電極，配置于該第一型半導(dǎo)體層上； 一第二電極，配置于該第二型半導(dǎo)體層上；以及 一圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第二型半導(dǎo)體層的一頂面上或是設(shè)置于該第一型半導(dǎo)體層與該基板之間，該圓形光子晶體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔洞，其中一個(gè)孔洞位于該圓形光子晶體結(jié)構(gòu)中央，而其余孔洞以該孔洞為中心點(diǎn)排列成多個(gè)同心圓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，該孔洞的中心位置的直角坐標(biāo)由下列方程式所決定
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，b= N A 0 N。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，b為隨機(jī)數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，b為常數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，a為整數(shù)，且5< a < 8。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，相鄰兩同心圓之間的距離介于300納米至2000納米之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，該孔洞的深度介于50納米至300納米之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，該孔洞的填充率介于0.2至.0.5之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于，該孔洞的形狀包括圓形、橢圓形、矩形。
23.—種圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，適于設(shè)置在一光電轉(zhuǎn)換元件所接收或發(fā)出的一光線所通過的兩個(gè)不同介質(zhì)之間的一接面上，其特征在于，該圓形光子晶體結(jié)構(gòu)包括 一第一孔洞，位于該圓形光子晶體結(jié)構(gòu)中央；以及 多個(gè)第二孔洞，以該第一孔洞為中心點(diǎn)排列成多個(gè)同心圓。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一孔洞與該第二孔洞的中心位置的直角坐標(biāo)由下列方程式所決定
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，b= N* A 0N。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，b為隨機(jī)數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，b為常數(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，a為整數(shù)，且5< a < 8。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰兩同心圓之間的距離介于300納米至2000納米之間。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一孔洞與該第二孔洞的深度介于50納米(nm)至300納米之間。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一孔洞與該第二孔洞的填充率介于0. 2至0. 5之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圓形光子晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一孔洞與該第二孔洞的形狀包括圓形、橢圓形、矩形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圓形光子晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光二極管元件以及光電轉(zhuǎn)換元件。通過應(yīng)用圓形光子晶體結(jié)構(gòu)來提升發(fā)光二極管元件、有機(jī)發(fā)光二極管元件或太陽能電池等光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)性質(zhì)的方法，是將圓形光子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換元件所接收或發(fā)出的一光線所通過的兩個(gè)不同介質(zhì)之間的一接面上。所述圓形光子晶體結(jié)構(gòu)可以提供具有均向?qū)ΨQ特性的光子能隙，有助于提升光電轉(zhuǎn)換元件的光萃取效率。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102709416SQ20111013098
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者周大鑫, 張?zhí)炝? 林宏彞, 林建宏, 蔡禎輝, 許佳振 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院