發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，其包括：一基底；一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層依次層疊設(shè)置于所述基底的一表面，且所述第一半導(dǎo)體層靠近基底設(shè)置，所述第一半導(dǎo)體層、活性層以及第二半導(dǎo)體層構(gòu)成一有源層；一金屬等離子體產(chǎn)生層設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)；一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率與有源層的整體的等效折射率之差小于等于0.3；一第二光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率與基底之差小于等于0.1。所述發(fā)光二極管具有良好的出光率。
【專利說明】發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]由氮化鎵半導(dǎo)體材料制成的高效藍(lán)光、綠光和白光發(fā)光二極管具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大屏幕彩色顯示、汽車照明、交通信號(hào)、多媒體顯示和光通訊等領(lǐng)域，特別是在照明領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?br> [0003]傳統(tǒng)的發(fā)光二極管通常包括一基底、N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、設(shè)置在N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間的活性層、設(shè)置在P型半導(dǎo)體層上的P型電極(通常為透明電極)以及設(shè)置在N型半導(dǎo)體層上的N型電極。所述N型半導(dǎo)體層、活性層以及P型半導(dǎo)體層依次層疊設(shè)置在基底表面。所述P型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面作為發(fā)光二極管的出光面。發(fā)光二極管處于工作狀態(tài)時(shí)，在P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層上分別施加正、負(fù)電壓，這樣，存在于P型半導(dǎo)體層中的空穴與存在于N型半導(dǎo)體層中的電子在活性層中發(fā)生復(fù)合而產(chǎn)生光，光從發(fā)光二極管中射出。然而，來自活性層的近場(chǎng)倏逝光波在向外輻射的過程中均由于迅速衰減而無法出射，從而被限制在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，被半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料完全吸收，影響了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的出光率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]綜上所述，確有必要提供一種光取出效率較高的發(fā)光二極管。
[0005]一種發(fā)光二極管，其包括:一基底；一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層依次層疊設(shè)置于所述基底的一表面，且所述第一半導(dǎo)體層靠近基底設(shè)置，所述第一半導(dǎo)體層、活性層以及第二半導(dǎo)體層構(gòu)成一有源層；一第一電極與所述第一半導(dǎo)體層電連接；一第二電極與所述第二半導(dǎo)體層電連接；進(jìn)一步包括一金屬等離子體產(chǎn)生層設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)；一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率與有源層的整體的等效折射率之差小于等于0.3 ;一第二光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率與基底之差小于等于0.1。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管具有以下有益效果:由活性層產(chǎn)生的近場(chǎng)倏逝波到達(dá)金屬等離子體產(chǎn)生層后，在金屬等離子體產(chǎn)生層的作用下近場(chǎng)倏逝波被放大并轉(zhuǎn)換成為金屬等離子體，金屬等離子體被金屬等離子體產(chǎn)生層散射，從而向周圍傳播，由于發(fā)光二極管以金屬等離子體產(chǎn)生層為對(duì)稱中心，位于金屬等離子體產(chǎn)生層兩側(cè)對(duì)稱位置的兩元件的折射率相近，因此，該對(duì)稱結(jié)構(gòu)可改變金屬等離子體的場(chǎng)分布，使得金屬等離子體均勻地向金屬等離子體產(chǎn)生層的上下兩側(cè)均勻傳播，金屬等離子體經(jīng)由第二光學(xué)對(duì)稱層和基底均勻出射。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖6為圖5中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖7為圖5中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層的掃描電鏡示意圖。
[0014]圖8為本發(fā)明第六實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖9為本發(fā)明第七實(shí)施例提供的圖8中的發(fā)光二極管的制備方法的工藝流程圖。
[0016]圖10為本發(fā)明第九實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖11為本發(fā)明第十一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖12為本發(fā)明第十二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖13為本發(fā)明第十四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖14為本發(fā)明第十六實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]主要元件符號(hào)說明
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管，其包括: 一基底; 一有源層，該有源層包括一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層依次層疊設(shè)置于所述基底的一表面，且所述第一半導(dǎo)體層靠近基底設(shè)置； 一第一電極與所述第一半導(dǎo)體層電連接； 一第二電極與所述第二半導(dǎo)體層電連接； 其特征在于:所述發(fā)光二極管進(jìn)一步包括 一金屬等離子體產(chǎn)生層設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)； 一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率與有源層的整體的等效折射率之差小于等于0.3 ； 一第二光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率與基底的折射率之差小于等于0.1。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述金屬等離子體產(chǎn)生層的折射率為一復(fù)數(shù)，且該復(fù)數(shù)的虛部大于零或者小于零，且金屬等離子體產(chǎn)生層的材料的介質(zhì)常數(shù)為一復(fù)數(shù)，且該復(fù)數(shù)的實(shí)部為一個(gè)負(fù)數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的 發(fā)光二極管，其特征在于，所述金屬等離子體產(chǎn)生層的材料為金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述金屬等離子體產(chǎn)生層的材料為金屬陶瓷，所述金屬陶瓷層為金屬材料和電介質(zhì)材料構(gòu)成的復(fù)合材料層。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述金屬陶瓷的成分包括二氧化硅和銀。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，進(jìn)一步包括一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層與所述第二半導(dǎo)體層之間，一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層與所述第一光學(xué)對(duì)稱層之間。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第三光學(xué)對(duì)稱層以及所述第四光學(xué)對(duì)稱層分別為二氧化硅、氟化鎂或氟化鋰。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第三光學(xué)對(duì)稱層以及所述第四光學(xué)對(duì)稱層的厚度分別為5納米至40納米。
9.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第三光學(xué)對(duì)稱層以及所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍分別為1.2至1.5。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的材料為二氧化鈦、氧化鉿、氧化鋯或者聚酰亞胺。
11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的材料與基底—致。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層、活性層、第二半導(dǎo)體層、金屬陶瓷層、第一光學(xué)對(duì)稱層或第二光學(xué)對(duì)稱層的遠(yuǎn)離基底的表面。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述多個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)并排延伸，每一所述三維納米結(jié)構(gòu)包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結(jié)構(gòu)之間形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，其特征在于，每個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)沿其延伸方向上的橫截面為M形。
15.一種發(fā)光二極管，其包括: 一基底; 一有源層設(shè)置于所述基底的一表面； 其特征在于:進(jìn)一步包括 一金屬等離子體產(chǎn)生層設(shè)置于所述有源層遠(yuǎn)離基底的一表面； 一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層遠(yuǎn)離基底的一表面，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率與有源層的整體的等效折射率之差小于等于0.3 ； 一第二光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率與基底之差小于等于0.1。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管,其特征在于,進(jìn)一步包括一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層與所述有源層之間，一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層與所述第一光學(xué)對(duì)稱層之間。
17.—種發(fā)光二極管,其包括: 一有源層； 一金屬等離子體產(chǎn)生層設(shè)置于所述有源層的一表面； 一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層遠(yuǎn)離有源層的一表面，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率與有源層的整體的等效折射率之差小于等于0.3。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管,其特征在于,進(jìn)一步包括一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層與所述有源層之間，一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬等離子體產(chǎn)生層與所述第一光學(xué)對(duì)稱層之間。
【文檔編號(hào)】H01L33/02GK103474530SQ201210185683
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】朱鈞, 張淏酥, 李群慶, 金國(guó)藩, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司