具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括襯底層；位于襯底層上表面的N型層，所述N型層上設(shè)有凸臺(tái)；位于N型層凸臺(tái)上表面的發(fā)光層，位于凸臺(tái)右側(cè)的N型層上表面的N電極；位于發(fā)光層上表面的P型層，所述P型層的上表面的中部設(shè)有具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層，電流擴(kuò)展層位于P型層和具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層的上表面，P電極位于電流阻擋層上側(cè)的電流擴(kuò)展層的上表面。所述發(fā)光二極管具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)，可以避免電流直接流過P電極下面造成電流擁擠的現(xiàn)象，同時(shí)一維光子晶體結(jié)構(gòu)可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。
【專利說明】具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)
光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，由鎵與砷、磷的化合物制成。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)高的程度。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。
[0003]LED光源屬于綠色光源，具有節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)、能耗低、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于照明和背光領(lǐng)域。目前，氮化鎵基LED發(fā)展迅速，但仍然存在發(fā)光效率低等問題。如圖2所示，為傳統(tǒng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，主要包括藍(lán)寶石襯底，由下往上為N型層、發(fā)光層、P型層、電流擴(kuò)展層、P電極以及在N型層上表面上的N電極。LED芯片表面的金屬可以很好的將電流擴(kuò)展開，但是這也會(huì)造成P電極下產(chǎn)生電流擁擠的現(xiàn)象，目前業(yè)界普遍添加絕緣氧化物作為電流阻擋層來改善電流擁擠現(xiàn)象，提高LED光功率，但仍然存在發(fā)光效率低等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)，可以避免電流直接流過P電極下面造成電流擁擠的現(xiàn)象，同時(shí)一維光子晶體結(jié)構(gòu)可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括襯底層；位于襯底層上表面的N型層，所述N型層上設(shè)有凸臺(tái)；位于N型層凸臺(tái)上表面的發(fā)光層,位于凸臺(tái)右側(cè)的N型層上表面的N電極；位于發(fā)光層上表面的P型層，其特征在于:所述P型層的上表面設(shè)有具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層，電流擴(kuò)展層位于P型層和具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層的上表面，P電極位于電流阻擋層上側(cè)的電流擴(kuò)展層的上表面。
[0006]優(yōu)選的，所述具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層為柱狀陣列結(jié)構(gòu)，使用SiO2材料，厚度220nm，柱狀結(jié)構(gòu)直徑為2um，柱狀結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)的間距2um。
[0007]優(yōu)選的，所述電流擴(kuò)展層使用ITO材料，其厚度為70-90um。
[0008]優(yōu)選的，所述電極使用Cr、Pt或Au,其厚度為25nm-1500nm。[0009]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:光子晶體是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列組成的，一維光子晶體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制備的特點(diǎn)。電流阻擋層可以有效地提高LED器件的發(fā)光效率，所述發(fā)光二極管具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)，可以避免電流直接流過P電極下面造成電流擁擠的現(xiàn)象，同時(shí)一維光子晶體結(jié)構(gòu)可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011]圖1是本實(shí)用新型發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]其中:200、襯底層201、N型層202、發(fā)光層203、P型層204、具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層205、電流擴(kuò)展層206、P電極207、N電極。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所不,一種具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管,包括襯底層200 ;位于襯底層200上表面的N型層201，所述N型層201上設(shè)有凸臺(tái)；位于N型層201凸臺(tái)上表面的發(fā)光層202,位于凸臺(tái)右側(cè)的N型層201上表面的N電極207 ;位于發(fā)光層202上表面的P型層203，所述P型層203的上表面設(shè)有具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層204，所述具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層204為柱狀陣列結(jié)構(gòu)，使用SiO2材料，厚度220nm，柱狀結(jié)構(gòu)直徑為2um，柱狀結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)的間距2um ；電流擴(kuò)展層205位于P型層203和具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層204的上表面，所述電流擴(kuò)展層205使用ITO材料，其厚度為70-90um ；P電極206位于電流阻擋層上側(cè)的電流擴(kuò)展層205的上表面，所述電極使用Cr、Pt或Au，其厚度為25nm-1500nm。
[0015]制作方法:1)在襯底層上利用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀外延層，其從下到上依次包括N型層、發(fā)光層、P型層；2)在該外延層上，利用光刻、腐蝕和干蝕刻技術(shù)，從P型層表面往下蝕刻出部分裸露的N型層；3)在P型層表面上利用PECVD淀積220nm厚的SiO2,利用STEPPER曝光機(jī)在SiO2上形成2um*2um光照?qǐng)D形，利用RIE刻蝕機(jī)將2um*2um圖形以外的SiO2刻去,形成2um*2um*0.22um的柱狀一維光子晶體結(jié)構(gòu)；4)采用電子束蒸發(fā)、光刻、和腐蝕技術(shù)，在所述P型層表面上形成ITO透明電流擴(kuò)展層；5)采用光刻、電子束蒸發(fā)和金屬剝離技術(shù)，在所述ITO電流擴(kuò)展層和裸露的N型層上蒸發(fā)電極。
[0016]光子晶體是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列組成的，一維光子晶體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制備的特點(diǎn)，電流阻擋層可以有效地提高LED器件的發(fā)光效率。所述發(fā)光二極管具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)，可以避免電流直接流過P電極下面造成電流擁擠的現(xiàn)象，同時(shí)一維光子晶體結(jié)構(gòu)可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。
[0017]本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及其實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用來幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括襯底層(200);位于襯底層(200)上表面的N型層(201)，所述N型層(201)上設(shè)有凸臺(tái)；位于N型層(201)凸臺(tái)上表面的發(fā)光層(202)，位于凸臺(tái)右側(cè)的N型層(201)上表面的N電極(207);位于發(fā)光層(202)上表面的P型層(203)，其特征在于:所述P型層(203)的上表面設(shè)有具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層(204)，電流擴(kuò)展層(205)位于P型層(203)和具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層(204)的上表面，P電極(206)位于電流阻擋層上側(cè)的電流擴(kuò)展層(205)的上表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的電流阻擋層(204)為柱狀陣列結(jié)構(gòu)，使用SiO2材料，厚度220nm，柱狀結(jié)構(gòu)直徑為2um，柱狀結(jié)構(gòu)與柱狀結(jié)構(gòu)的間距2um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述電流擴(kuò)展層(205)使用ITO材料，其厚度為70-90um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述電極使用Cr、Pt或Au，其厚度為25nm-1500nm。
【文檔編號(hào)】H01L33/44GK203631587SQ201320836442
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】李珅, 李曉波, 王義虎, 甄珍珍, 王靜輝, 肖國(guó)華, 范勝華 申請(qǐng)人:同輝電子科技股份有限公司