專利名稱:發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件及制造發(fā)光器件的相應(yīng)方法。
背景技術(shù)：
氮化物半導(dǎo)體由于它們表現(xiàn)出高的熱穩(wěn)定性和寬的帶隙而用于光學(xué)器件和高功率電子器件中。然而，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光效率需要改善。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的ー個(gè)目的是提供具有優(yōu)異光提取效率的發(fā)光器件。
本發(fā)明的另一目的是提供其中發(fā)光圖案是垂直可調(diào)的發(fā)光器件及其制造方法。
為實(shí)現(xiàn)這些及其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文所包含并且廣泛描述的那樣，本發(fā)明一方面提供一種發(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)光結(jié)構(gòu)。在所述發(fā)光器件中還包括在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的第一光子晶體結(jié)構(gòu)、在所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)上的下部密封物和在所述下部密封物上的第二光子晶體結(jié)構(gòu)。
通過以下給出的詳細(xì)說明，將使得其它本發(fā)明的可應(yīng)用范圍變得顯而易見。然而，應(yīng)理解，詳細(xì)描述和具體的實(shí)例表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是給出僅僅作為示例性的，這是因?yàn)閷τ诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過這些詳細(xì)的描述，可在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)顯而易見地做出各種改變和變化。


通過以下給出的詳細(xì)描述和附圖，可更完全地理解本發(fā)明，所述附圖僅僅通過示例性地給出，因此本發(fā)明不限于此，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的垂直截面圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的水平截面圖；
圖3 8是說明制造根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的方法的截面圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的垂直截面圖；和
圖10 15是說明制造根據(jù)本發(fā)明另ー個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的方法的截面圖。
具體實(shí)施方式
以下，將參考附圖描述根據(jù)實(shí)施方案的發(fā)光器件。
在以下描述中，當(dāng)層(或膜)稱為在另ー層或者襯底‘上’時(shí)，其可直接在所述另ー層或者襯底上，或者也可存在中間層。此外，當(dāng)層稱為在另ー層‘下’時(shí)，其可直接在所述另ー層下，或者也可存在一個(gè)或更多個(gè)中間層。此外，當(dāng)層稱為在兩層‘之間’時(shí)，其可以是所述兩層之間僅有的層，或者也可存在一個(gè)或更多個(gè)中間層。
圖I是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的垂直截面圖。如圖所示，發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)100、第一光子晶體結(jié)構(gòu)101、下部密封物A和第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。此外，發(fā)光結(jié)構(gòu)100包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130(見圖3)。
如圖I所示，在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上設(shè)置第一光子晶體結(jié)構(gòu)101，在第一光子晶體結(jié)構(gòu)101上設(shè)置下部密封物A，在下部密封物A上設(shè)置第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。此外，第二光子晶體結(jié)構(gòu)162可包括周期或者非周期性的圖案以提高光提取效率，以下將對此更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
此外，在圖I所示的實(shí)施方案中，下部密封物A設(shè)置于第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第 ニ光子晶體結(jié)構(gòu)162之間。此外，在第二光子晶體結(jié)構(gòu)162上設(shè)置上部密封物B。下部密封物A或上部密封物B可還包括空氣或者環(huán)氧樹脂，但是不限于此。
此外，第一層150保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處，并且可由與發(fā)光結(jié)構(gòu)100相同材料族(類型)的半導(dǎo)體材料形成或者可包括介電層，但是不限于此。保留的第一層150因此支撐第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。此外，圖2是沿線1-1’的水平截面圖，更詳細(xì)地說明圖I中發(fā)光器件的第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。
此外，根據(jù)圖I和2中的實(shí)施方案中顯示的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162的圖案的周期和位置，可在垂直方向上聚光。特別地，其設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上的第一光子晶體結(jié)構(gòu)101用作改善光提取效率的結(jié)構(gòu)，第二光子晶體結(jié)構(gòu)162用作垂直調(diào)整光的發(fā)光圖案的結(jié)構(gòu)。因此，第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162優(yōu)選設(shè)定為具有不同的結(jié)構(gòu)因子，例如圖案周期。
更具體地，以納米頻率發(fā)出的光(例如，460nm處的藍(lán)色光)未高效地從發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)出。因此，本發(fā)明提供納米結(jié)構(gòu)例如第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162，具有選擇的預(yù)定納米圖案周期以從發(fā)光結(jié)構(gòu)有利地提取更多光。周期指的是兩個(gè)相鄰納米結(jié)構(gòu)之間的距離。以下將更詳細(xì)地描述這些特征。
而且，如圖I所示，第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162彼此在空間上垂直地相對應(yīng)?；蛘?，第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162可彼此交叉,或者一部分第一光子晶體結(jié)構(gòu)101可交疊第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。
而且，因?yàn)榈谝缓偷诙庾泳w結(jié)構(gòu)101和162設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上，二者之間設(shè)置有密封物，所以光提取效率得到改善，發(fā)光圖案可垂直地調(diào)整。即，光提取效率由于第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162而顯著改善。此外，因?yàn)樵O(shè)置在第二光子晶體結(jié)構(gòu)162上的密封物B由折射率小于發(fā)光結(jié)構(gòu)100的空氣或者材料形成，所以發(fā)光圖案垂直地調(diào)整。
以下，將參考圖3 8描述制造根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的方法。如圖3所不,在第一襯底50上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)100,并然后移除第一襯底50,如圖5所不。然而，所述方法不限于該結(jié)構(gòu)。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)100可在導(dǎo)電襯底例如第二電極層140上形成，如圖6所示。
再次參考圖3，在第一襯底50上形成包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130的發(fā)光結(jié)構(gòu)100。在第一襯底50和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110之間可還形成未摻雜的半導(dǎo)體層。而且，發(fā)光結(jié)構(gòu)100可包括AlGaInN半導(dǎo)體層，但是不限于此。[0027]此外，第一襯底50可為藍(lán)寶石(Al2O3)單晶襯底，但是不限于此。還可實(shí)施濕清洗エ藝以從第一襯底50的表面移除雜質(zhì)。然后可在第一襯底50上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。[0028]此外,在第一襯底50上可形成未摻雜的半導(dǎo)體層,然后在未摻雜的半導(dǎo)體層上可形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110也可使用化學(xué)氣相沉積(CVD)エ藝、分子束外延(MBE)エ藝、濺射エ藝或者氫化物氣相外延エ藝形成。而且，包含η型雜質(zhì)的硅烷氣體(SiH4)例如三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)?N2)和硅(Si)可注入腔室，以形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。
然后在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110上形成有源層120。此外，有源層120用作其中通過第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子與通過第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130注入的電子空穴進(jìn)行復(fù)合的層，以發(fā)出具有由有源層(發(fā)光層)材料的合適能帶所確定的能量的光。
有源層120可還具有其中具有不同能帶的氮化物半導(dǎo)體薄膜交替堆疊一次或若干次的量子阱結(jié)構(gòu)。例如，在有源層中，三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(順3)、氮?dú)?N2)和三甲基銦(TMIn)氣體可注入以形成具有InGaN/GaN結(jié)構(gòu)的多量子阱結(jié)構(gòu)，但是不限于此。
然后在有源層120上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130。例如，包含P型雜質(zhì)的雙(こ基環(huán)戊ニ烯)鎂[EtCp2Mg =Mg(C2H5C5H4)2]例如三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)?N2)和鎂(Mg)氣體可注入腔室，以形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130，但是不限于此。
如圖4所示，在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130上形成第二電極層140。第二電極層140可包括其中注入鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鉬(Pt)、金(Au)、鎢(W)或者雜質(zhì)的半導(dǎo)體襯底中的至少ー種。第二電極層140可還包括歐姆層、反射層、粘合層和第二襯底。
而且，可多重堆疊單一金屬或者金屬合金和金屬氧化物以提高電子空穴注入效率。此外，歐姆層可由 ITO、IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZOdn-Ga ZnO)、Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、Ni/Ir0x/Au 和 Ni/Ir0x/Au/IT0 中的至少ー種形成，但是不限于此。第二電極層140可還包括反射層或者粘合層。
例如，當(dāng)?shù)诙姌O層140包括反射層時(shí)，第二電極層140可包括金屬層，該金屬層包含Al、Ag或者包含Al或Ag的合金。此外,在有源層中產(chǎn)生的光通過Al或者Ag得到有效反射，這顯著地改善發(fā)光器件的光提取效率。而且，當(dāng)?shù)诙姌O層140包括粘合層時(shí)，反射層可用作粘合層，或者粘合層可使用Ni或者Au形成。
第二電極層140可還包括第二襯底。而且，如果第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110具有足夠厚的厚度，即約50 μ m或更大的厚度，則可省略形成第二襯底的エ藝。第二襯底也可由具有良好導(dǎo)電性能的金屬、金屬合金或者導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成以高效地注入電子空穴。例如，第二襯底可由銅(Cu)、Cu合金、Si、鑰(Mo)或者SiGe形成。第二襯底也可使用電化學(xué)金屬沉積方法或者使用共晶金屬的鍵合方法形成。
如圖5所不,移除第一襯底50以暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。第一襯底50可使用例如高功率激光分離或者使用化學(xué)蝕刻エ藝移除。而且，第一襯底50可通過物理研磨來移除。移除第一襯底50以暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110。此外，暴露的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層Iio可包括在移除第一襯底50時(shí)產(chǎn)生的表面缺陷層。然后使用例如濕或者干蝕刻エ藝移除表面缺陷層。
如圖6所示，第一層150在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成，并且可用作后續(xù)エ藝中移除的犧牲層。而且，第一層150可通過沉積或者生長エ藝形成，并且由蝕刻選擇性不同于發(fā)光結(jié)構(gòu)100的材料形成。例如，第一層150可由與發(fā)光結(jié)構(gòu)100在相同材料族中的半導(dǎo)體材料形成，或者包括介電層，但是不限于此。例如，第一層150可由氧化物基材料例如Si02、TiO2,Al2O3和ITO以及氮化物基材料例如SiN3和氟化物基材料例如MgF2中的ー種形成，但是不限于此。
圖6還說明第二層160在第一層150上形成。更具體地，第二層160是其中形成第二光子晶體結(jié)構(gòu)162的層。此外，第二層160可通過沉積或者生長エ藝形成。此外，第二層160可具有大于發(fā)光結(jié)構(gòu)100的折射率，但是不限于此。
而且，發(fā)光的方向調(diào)整與折射率對比緊密相關(guān)。因此，隨著折射率差異增加，方向調(diào)整更容易。此外，第二層160可由相對于第一層150具有蝕刻選擇性的材料形成。例如， 第二層160可由與發(fā)光結(jié)構(gòu)100相同材料族中的半導(dǎo)體材料形成或者包括介電層。
例如，第二層160可由相對于第一層150具有蝕刻選擇性的材料形成。而且，當(dāng)?shù)讴`層150由介電材料形成時(shí)，第二層160可由相對于第一層150的介電材料具有蝕刻選擇性的介電材料形成。例如，當(dāng)?shù)谝粚?50包括氧化物層時(shí)，第二層160可包括氮化物層，但是不限于此。
然后,如圖7所不,第一圖案用作掩模以蝕刻部分第二層160、第一層150和發(fā)光結(jié)構(gòu)100，以形成分別在發(fā)光結(jié)構(gòu)100和第二層160上的第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。
此外，在圖7中，第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)162同時(shí)形成，但是可形成第一光子晶體結(jié)構(gòu)101，然后可形成第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。此外，可使用例如干蝕刻エ藝實(shí)施蝕刻エ藝。當(dāng)使用干蝕刻エ藝實(shí)施蝕刻エ藝時(shí)，第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)162可分別具有周期性的光子晶體結(jié)構(gòu)。
第一光子晶體結(jié)構(gòu)101可還包括非周期性的圖案。例如，可使用濕蝕刻或者干蝕刻エ藝在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上首先形成周期性的第一光子晶體結(jié)構(gòu)101，然后可単獨(dú)地形成第ニ光子晶體結(jié)構(gòu)162。
如圖7所示，當(dāng)?shù)谝还庾泳w結(jié)構(gòu)101或者第二光子晶體結(jié)構(gòu)162包括周期性圖案時(shí)，周期性圖案的周期優(yōu)選λ/n IOX λ/n，其中λ表示由有源層發(fā)出的光的波長，η表示發(fā)光結(jié)構(gòu)的折射率。即，晶體結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)定納米圖案周期的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
而且，當(dāng)光子晶體結(jié)構(gòu)的圖案周期小于λ/n時(shí)，不發(fā)生衍射，因此方向調(diào)整沒有效果。當(dāng)光子晶體結(jié)構(gòu)的圖案周期大于IOX λ/n吋，衍射強(qiáng)度弱，因此方向調(diào)整沒有效果。
此外，當(dāng)?shù)谝还庾泳w結(jié)構(gòu)101或者第二光子晶體結(jié)構(gòu)162包括周期性圖案時(shí)，第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162可具有例如彼此不同的周期。這樣做是因?yàn)榈谝还庾泳w結(jié)構(gòu)101集中于改善光提取效率，第二光子晶體結(jié)構(gòu)162集中于調(diào)整沿垂直方向的發(fā)光圖案。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，主要功能為改善光提取效率的第一光子晶體結(jié)構(gòu)101的周期可大于主要功能為調(diào)整沿垂直方向的發(fā)光圖案的第二光子晶體結(jié)構(gòu)162的周期。而且，周期性圖案可包括正方形柵格(點(diǎn)陣Mlattice)、三角形柵格、阿基米德柵格或者準(zhǔn)晶體。周期也定義為在對應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)相鄰圖案之間的距離。
如圖7中的實(shí)例所示，第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162彼此在空間上垂直地相對應(yīng)。然而，也可使用其它結(jié)構(gòu)。例如，第一和第二光子晶體結(jié)構(gòu)101和162可彼此交叉，或者一部分第一光子晶體結(jié)構(gòu)101可交疊第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。如上所述，使用初次蝕刻エ藝在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成第一光子晶體結(jié)構(gòu)101,但是不限于此。例如,可在未摻雜的半導(dǎo)體層上形成第一光子晶體結(jié)構(gòu)101。
如圖8所示，移除第一層150。例如，可實(shí)施使用濕蝕刻エ藝的二次蝕刻エ藝以移除用作犧牲層的第一層150。也可使用其它移除方法。此外，用于濕蝕刻エ藝的蝕刻溶液可使用較少影響第二光子晶體結(jié)構(gòu)和第一光子晶體結(jié)構(gòu)的圖案的溶液。
此外，如圖8所示，第一層150保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處并因此可支撐第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。例如，可控制蝕刻時(shí)間使得第一層150保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處，因、此第一層150保留在第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)162之間。
第二層160也可保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處以支撐第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。例如，當(dāng)?shù)谝粚?50在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成時(shí),第一層150可不在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處形成。然后，第二層160可形成在第一層150和發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處。然后，可圖案化光子晶體結(jié)構(gòu)以蝕刻和移除第一層150。因此，第二層160可保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處。
移除第一層150之后，在其間的空間中可填充或者可不填充有密封物。在本實(shí)施方案中，密封物包括下部密封物A和上部密封物B。例如，下部和/或上部密封物A和B可包括空氣或者環(huán)氧樹脂。密封物A和B的折射率均可小于發(fā)光結(jié)構(gòu)100和第二層160的折射率。因此，因?yàn)榈诙庾泳w結(jié)構(gòu)162被具有低折射率的下部和/或上部密封物A和B所包圍，所以光提取效率得到最大化。
然后，可在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成第一電極，用于電流流動(dòng)。在其上形成有第一電極的發(fā)光結(jié)構(gòu)100的上部上也可不形成第二光子晶體結(jié)構(gòu)162。
因此，在本實(shí)施方案中，光提取效率得到改善，發(fā)光圖案可垂直地調(diào)整。
然后，圖9是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)光器件的垂直截面圖，所述發(fā)光器件具有根據(jù)第一實(shí)施方案的發(fā)光器件的ー些特性。然而，在第二實(shí)施方案中，第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)163垂直地在空間上部分地彼此交疊或者彼此交叉。
此外，如圖9所示，第一層150保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處。而且第一層150可由與發(fā)光結(jié)構(gòu)100相同材料族的半導(dǎo)體材料形成或者可包括介電層，但是不限于此。結(jié)果，保留的第一層150支撐第二光子晶體結(jié)構(gòu)163。
以下，將參考圖10 15描述制造根據(jù)該實(shí)施方案的發(fā)光器件的方法。如圖10所示，在包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層130的發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成第二電極層140。這類似于例如圖4中所示的另ー個(gè)實(shí)施方案。
如圖11所示，在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成第一光子晶體結(jié)構(gòu)101。例如，在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上可形成第二圖案，然后可使用第二圖案作為掩模通過濕或者干蝕刻エ藝部分移除發(fā)光結(jié)構(gòu)100，以形成第一光子晶體結(jié)構(gòu)101。第一光子晶體結(jié)構(gòu)101可還包括周期性或者非周期性的圖案。
如圖12所示，移除第二圖案，并在包括第一光子晶體結(jié)構(gòu)101的發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成第一層150。例如第一層150可還包括介電層。如圖13所示，第二層160在第一層150上形成，并用于形成第二光子晶體結(jié)構(gòu)163。具體地，第二層160可通過沉積或者生長エ藝形成，并具有大于發(fā)光結(jié)構(gòu)100的折射率。第二層160也可由相對于第一層150具有蝕刻選擇性的材料形成。
如圖14所示，在第二層160上形成第三圖案，并且使用第三圖案作為掩模通過濕或者干蝕刻エ藝部分蝕刻第二層160和第一層150,以形成第二光子晶體結(jié)構(gòu)163。而且，第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)163在空間上垂直地部分彼此交疊或者彼此交叉。
如圖15所示，例如使用濕蝕刻エ藝移除第一層150。而且，在該實(shí)施方案中，第一層150保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的外側(cè)并因此支撐第二光子晶體結(jié)構(gòu)163。例如，可控制蝕刻時(shí)間使得第一層150保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100外側(cè)，因此第一層150保留在第一光子晶體結(jié)構(gòu)101和第二光子晶體結(jié)構(gòu)163之間，但是不限于此。
第二層160可也保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處以支撐第二光子晶體結(jié)構(gòu)163。例如，當(dāng)?shù)谝粚?50在發(fā)光結(jié)構(gòu)100上形成時(shí),第一層150可不在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處形成。 然后，第二層160可形成在第一層150和發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處。然后，可圖案化光子晶體結(jié)構(gòu)以蝕刻和移除第一層150。因此，第二層160可保留在發(fā)光結(jié)構(gòu)100的邊緣處。其后，可移除第三層以形成下部密封物A和上部密封物B。
在本說明書中對"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)明的至少ー個(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)合任何實(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)。
因此，本發(fā)明的實(shí)施方案通過提高光提取效率改善了發(fā)光效率。此外，因?yàn)樵诎l(fā)光器件中產(chǎn)生的光通過自發(fā)發(fā)光過程產(chǎn)生，所以不產(chǎn)生特定方向的光。然而，本發(fā)明的實(shí)施方案使用光子結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)以控制方向光和改善發(fā)光器件的效率。
而且，因?yàn)樵诒景l(fā)明中存在特定方向的光，所以存在于背光單元(BLU)或者投影儀內(nèi)部的透鏡區(qū)域之外區(qū)域中的發(fā)光器件的光是有用的。
因此，因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施方案使用包括多個(gè)具有預(yù)定納米圖案周期的納米結(jié)構(gòu)的光子晶體結(jié)構(gòu)，所以從發(fā)光結(jié)構(gòu)提取的光的量得到顯著增加。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米結(jié)構(gòu)的圖案周期是λ/n IOX λ/n，本申請的發(fā)明人已經(jīng)確定這具有顯著的優(yōu)勢(例如，光提取效率的顯著改善)。納米結(jié)構(gòu)也可布置為ー個(gè)在另ー個(gè)上或者布置為如上所述地彼此交叉或者部分交疊。
盡管已經(jīng)參考其許多說明性的實(shí)施方案描述了實(shí)施方案，但是很清楚本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道很多的其它改變和實(shí)施方案，這些也在本公開內(nèi)容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)明主題組合的構(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
1.一種發(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)光結(jié)構(gòu)； 在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的第一光子晶體結(jié)構(gòu)； 在所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)上的下部密封物；和 在所述下部密封物上的第二光子晶體結(jié)構(gòu)， 其中所述下部密封物包括空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)定納米圖案周期的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)的圖案周期為λ/n IOX λ/η，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)定納米圖案周期的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)的圖案周期為λ/n IOX λ/η，其中所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)定納米圖案周期的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)具有彼此不同的周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)在空間上垂直地彼此相對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)在空間上垂直地部分彼此交疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)在空間上垂直地部分彼此交叉。
9.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，還包括在所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)上的上部密封物。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述下部密封物的折射率小于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的折射率。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的發(fā)光器件，其中所述上部密封物的折射率小于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的折射率。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的發(fā)光器件，其中所述上部密封物和所述下部密封物的折射率小于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的發(fā)光器件，其中所述上部密封物包括空氣或者環(huán)氧樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，還包括在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的邊緣部分上的保留的第一層，所述保留的第一層形成在所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二晶體結(jié)構(gòu)之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的發(fā)光器件，其中所述保留的第一層與所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)和所述第二晶體結(jié)構(gòu)均接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的發(fā)光器件，其中所述保留的第一層包括半導(dǎo)體材料或者介電材料中的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)的折射率大于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的折射率。
18.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的發(fā)光器件，其中所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)的周期大于所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)的周期。
專利摘要
一種發(fā)光器件，包括具有第一導(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)光結(jié)構(gòu)；在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的第一光子晶體結(jié)構(gòu)；在所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)上的下部密封物；在所述下部密封物上的第二光子晶體結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L33/00GKCN101840978 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201010004434
公開日2012年9月5日 申請日期2010年1月15日
發(fā)明者宋炫暾, 李鎮(zhèn)旭, 金鮮京 申請人:Lg伊諾特有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),