一種光輸出增強(qiáng)的發(fā)光器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光輸出增強(qiáng)的發(fā)光器件及其制造方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是用于將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
[0003]通常導(dǎo)電襯底的發(fā)光二極管器件，因其襯底導(dǎo)電，一般制成垂直電極結(jié)構(gòu)，其正負(fù)電極設(shè)置在器件的上下表面，但由于電極擋光，出光面電極面積不能太大，通過(guò)電極注入的電流橫向擴(kuò)展不充分，產(chǎn)生橫向電阻，注入的電流不可能均勻垂直流動(dòng)，因而有源區(qū)平面各部分發(fā)光不均勻，光電性能差。且由于出光面電極的遮擋，有源區(qū)發(fā)射出的光會(huì)有部分損失，而無(wú)法射出器件體外，降低了器件的光效。進(jìn)一步，現(xiàn)有上下電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管也使其在某些應(yīng)用領(lǐng)域(如平面顯示等)組裝不便，造成器件性?xún)r(jià)比低。
[0004]具有絕緣襯底的發(fā)光二極管器件，如藍(lán)寶石襯底GaN基的發(fā)光二極管器件，其器件正負(fù)電極在同一側(cè)，具有橫向雙電極結(jié)構(gòu)，注入的電流在器件內(nèi)部橫向流動(dòng)，橫向電阻大，且注入的電流從正電極流經(jīng)有源區(qū)到達(dá)負(fù)電極的距離不相等，造成器件有源區(qū)中的電流密度不均勻，器件發(fā)熱不均勻，因而有源區(qū)各點(diǎn)發(fā)光不均勻，波長(zhǎng)不一致，發(fā)光品質(zhì)差，大電流大功率下易在光電流密度大的區(qū)域發(fā)生光電損毀，降低器件可靠性。
[0005]進(jìn)一步地，通常結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，一般沒(méi)有內(nèi)反光層，有源區(qū)發(fā)出的光射到側(cè)壁，特別是表面時(shí)，往往會(huì)有損失，相當(dāng)一部分光在器件內(nèi)部和內(nèi)表面被損耗或被材料吸收，造成器件發(fā)熱嚴(yán)重，出光效率低。
[0006]進(jìn)一步地，通常橫向雙電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，由于需要刻蝕出臺(tái)面結(jié)構(gòu)以制備電極，都會(huì)損失一部分有源區(qū)，減少了發(fā)光面積，降低了光電品質(zhì)和性?xún)r(jià)比。并且，在器件損失的部分，往往會(huì)形成一些缺陷，進(jìn)而降低器件的發(fā)光效率。
[0007]進(jìn)一步地，發(fā)光二極管器件在工作時(shí)，會(huì)有一個(gè)最佳的工作電流密度，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了保持發(fā)光器件在最佳電流密度下工作并得到大光強(qiáng)輸出，通常做法是增加芯片面積，此外，從電路上來(lái)說(shuō)，可將多個(gè)管芯或芯片并聯(lián)或串聯(lián)，以上做法可保證芯片的電流密度最佳，且輸出光強(qiáng)增大。然而，無(wú)論是將單個(gè)芯片面積增大或?qū)⒍鄠€(gè)管芯或芯片串并聯(lián)，為了保證最佳電流密度下光強(qiáng)的成倍增加，都需成倍的增加芯片面積或管芯數(shù)目，這就降低了器件的產(chǎn)量和產(chǎn)能，因而，增大器件輸出光能而又不減少器件產(chǎn)能是當(dāng)前技術(shù)無(wú)法解決的矛盾。
[0008]針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出了一種在最佳電流密度下工作、輸出光能增加同時(shí)又不減少產(chǎn)量甚至增加產(chǎn)量和產(chǎn)值的新型高品質(zhì)多有源區(qū)發(fā)光、電流垂直流動(dòng)、不損失芯片面積電極在同一側(cè)的發(fā)光二極管器件的結(jié)構(gòu)與制造工藝技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一目的是提供一種多有源區(qū)發(fā)光、電流垂直流動(dòng)、不損失芯片面積且同側(cè)雙電極的發(fā)光器件。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種在外延片上并聯(lián)的發(fā)光器件。
[0011]本發(fā)明又一目的是提供一種包含第一等電位層、第二準(zhǔn)等電位層、第三等電位層的發(fā)光器件。
[0012]本發(fā)明的又一目的是提供一種同側(cè)電極便于壓焊封裝的發(fā)光器件。
[0013]本發(fā)明的又一目的是提供一種包含第一等電位層、第二準(zhǔn)等電位層、第三等電位層、電流近似垂直流動(dòng)的發(fā)光器件的制備方法。
[0014]本發(fā)明的又一目的是提供一種同側(cè)雙電極，同時(shí)上表面出光，側(cè)面和下表面全內(nèi)反光的發(fā)光器件及其制造方法。
[0015]本發(fā)明又一目的是提供一種同側(cè)雙電極，同時(shí)又不損失有源區(qū)的發(fā)光器件及其制造方法。
[0016]為達(dá)上述目的以及其它目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種光輸出增強(qiáng)的發(fā)光器件，包括:透明襯底；第一發(fā)光功能層，其中，所述第一發(fā)光功能層包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一半導(dǎo)體層、第一有源層和第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二半導(dǎo)體層，所述第一源層被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間；第二發(fā)光功能層，其中，所述第二發(fā)光功能層包括第二導(dǎo)電類(lèi)型的第三半導(dǎo)體層、第二有源層和第一導(dǎo)電類(lèi)型的第四半導(dǎo)體層，所述第二源層被設(shè)置在所述第三半導(dǎo)體層和第四半導(dǎo)體層之間；所述第一發(fā)光功能層和第二發(fā)光功能層互相疊置；第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極被設(shè)置在該發(fā)光器件的同一側(cè)面上。
[0017]該發(fā)光器件還包括第一等電位層，第一等電位層設(shè)置在所述透明襯底與所述第一發(fā)光功能層之間，所述第一等電位層由具有第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一重?fù)浇佑|層和第一透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成；和/或第二準(zhǔn)等電位層，所述第二準(zhǔn)等電位層設(shè)置在所述第一發(fā)光功能層和所述第二發(fā)光功能層之間，所述第二準(zhǔn)等電位層由具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的厚第二重?fù)浇佑|層構(gòu)成；和/或第三等電位層，所述第三等電位層設(shè)置在第二發(fā)光功能層下表面，所述第三等電位層由具有第一導(dǎo)電類(lèi)型的第三重?fù)浇佑|層和第二透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。
[0018]所述第一導(dǎo)電類(lèi)型為η型，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型；或者，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型為P型，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型為η型。
[0019]所述第一等電位層、第二準(zhǔn)等電位層和第三等電位層三者平行對(duì)置。
[0020]在所述透明襯底與第一重?fù)浇佑|層之間進(jìn)一步設(shè)置有透明介質(zhì)鍵合層。
[0021]所述透明襯底，可以是藍(lán)寶石、GaP,SiC, ZnO, InP, AlGaN, ZnO, Α1Ν、GaN, AlGaInP及其復(fù)合物和玻璃等透明材料。
[0022]所述透明介質(zhì)鍵合層，可以透明絕緣材料或透明導(dǎo)電材料。
[0023]所述透明絕緣材料是SOG、環(huán)氧樹(shù)脂、BCB膠、聚酰亞胺。
[0024]所述透明導(dǎo)電材料是ΙΤΟ、透明導(dǎo)電膠、導(dǎo)電玻璃。
[0025]所述第一透明導(dǎo)電薄膜和第二透明導(dǎo)電薄膜材料是由從納米銀絲網(wǎng)線、石墨烯、氧化銦錫(ITO)，高摻雜氧化鋅(ZnO)、碳化硅(SiC)、氧化鋅銦(Z1)、氧化鎵銦(Ga1)、氧化鋅錫(ZTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、氧化鎂(MgO)、In4Sn3O12、以及氧化鋅鎂(ZrvxMgxC^OSxS I)、NiAu構(gòu)成的組中選出的至少一種。
[0026]所述第一透明導(dǎo)電薄膜和第二透明導(dǎo)電薄膜可以是同一種材料，或者也可以是不同種材料。
[0027]所述發(fā)光器件的側(cè)面具有傾斜表面。
[0028]所述傾斜表面從與透明襯底垂直的面為基準(zhǔn)面以10°?80°的角度傾斜。
[0029]所述發(fā)光器件還包括透明絕緣層，所述透明絕緣層被布置在所述側(cè)面和所述第三等電位層的下表面的一部分上。
[0030]所述透明絕緣層可以是低折射率的透明絕緣材料。
[0031]進(jìn)一步地，當(dāng)有源區(qū)發(fā)出的光波長(zhǎng)為λ時(shí)，所述透明絕緣層的厚度應(yīng)被設(shè)置為λ/4的整數(shù)倍。
[0032]所述有源層包括ρη結(jié)結(jié)構(gòu)、單異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)或量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
[0033]所述透明絕緣層可以由金屬氧化物或者樹(shù)脂材料形成。
[0034]所述第一電極被布置在所述絕緣層的下表面并與所述絕緣層的側(cè)表面上的導(dǎo)電薄膜連通，所述第二電極被布置在所述透明絕緣層的下表面并與所述絕緣層的側(cè)表面上的導(dǎo)電薄膜連通。
[0035]所述第一電極和所述第二電極包括高反射率的導(dǎo)電材料。
[0036]所述高反射率的導(dǎo)電材料為Al、Ag、Au及其合金。
[0037]所述布置于發(fā)光器件側(cè)面上的透明絕緣層與第一等電位層重合之處具有暴露所述第一等電位層的第一環(huán)形開(kāi)口，該環(huán)形開(kāi)口圍繞所述側(cè)面。
[0038]