[发明专利]高亮度发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态发光元件，特别是涉及一种高亮度的发光二极管。

背景技术

发光二极管具有寿命长、省电、体积小、驱动电压低、反应速率快、辨识率高等优点，是新一代的光源，周遭的日常生活中随处可见其踪影应用。

参阅图1，一般，发光二极管1包括一块矩形板状的基材11、一层以氮化镓系的半导体材料磊晶形成在该基材11上的量子单元12、一层形成在该量子单元12顶面的电流扩散层13，及二片可提供电能的电极14。

该块基材11一般是由晶格常数与该量子单元相匹配的材料，例如蓝宝石构成。

该层量子单元12具有一层与该基材11连接且包括有一块中央区124及一块环围该中央区124的外环区125的第一型披覆层121(cladding layer)、一层自该第一型披覆层121的中央区124顶面向上形成的活性层123(active layer)，及一层自该活性层123顶面向上形成的第二型披覆层122，该第一、二型披覆层121、122相对该活性层123形成量子能障而可以光电效应产生光。该量子单元12的第一型披覆层121的中央区124、活性层123与第二型披覆层122，以及形成在该第二型披覆层122上的电流扩散层13构成元件主要向外发光的平台区100。

该电流扩散层13以可透光且可使电流分散均匀的材料构成，例如铟锡氧化物(业界习称ITO)，而可使得以电极14施加电能时，电流水平横向均匀地扩散流通后再垂直通过该量子单元12而使其提升发光效率。

该二电极14是以例如铜、银等金属及/或其合金构成，彼此相对远离地设于该发光二极管1的两对角角落，并分别与该量子单元12的第一型披覆层121以及该电流扩散层13殴姆接触，而可对该量子单元12提供电能使该量子单元12产生光。

当自该二电极14施加电能时，电流扩散方式是如图中假想线箭号所示，自该片与电流扩散层13相欧姆接触的电极14侧周面经过该电流扩散层13横向水平分散流通，以及自该片与电流扩散层13相欧姆接触的电极14底面直接向下通过该电流扩散层14，再垂直向下扩散流通过量子单元12的第二型披覆层122、活性层123与第一型披覆层121，而由于基材11的阻抗相对极大于该第一型披覆层121，因此电流沿着第一型披覆层121底部横向水平流向该另一片与该第一型披覆层121相欧姆接触的电极14成通路，使得量子单元12以光电效应发光。

由于电流扩散的过程是选择阻抗最小、路径最短的通道进行，因此，大部分的电流会直接自该片与电流扩散层13相欧姆接触的电极14底面直接向下通过该电流扩散层13，再垂直向下扩散流通，其它部分的电流才会自该电流扩散层13横向水平分散流通后再垂直扩散流通过量子单元12，因此，位于该片与电流扩散层13相欧姆接触的电极14下方区域发生内部量子效应的机率的面积比相对其他部分区域(主要是平台区100)反而较多，而成为光的主要产生区域，而在同时，此区域产生的光在向外行进时，反而会被该片电极14反射回发光二极管1内部进而转变成内热，无法向外射出，也因此，不但浪费了扩散流通过此区域的电流，也会产生元件过热的问题。

因此，若能有效规划发光二极管电流1的扩散路径，使电流相对集中通过可以直接向外发光的区域(平台区100)，不但可以增加发光二极管1的发光亮度，同时，也可以解决元件过热的问题。

发明内容

本发明的目的是在提供一种无元件过热问题的高亮度发光二极管。本发明高亮度发光二极管，包括一块板状基材、一层量子单元、一片第一电极，及一片第二电极。

该量子单元以氮化镓系半导体材料形成在该基材上并具有一层与该基材连接且包括有一块中央区及一块环围该中央区的外环区的第一型披覆层、一层自该第一型披覆层的中央区顶面向上形成的活性层、一层自该活性层顶面向上形成的第二型披覆层，及二个分别形成在该第一型披覆层的外环区与该第二型披覆层表面的凹孔，该第一、二型披覆层相对该活性层成量子能障而以光电效应产生光。

该片第一电极设置在该其中的一个凹孔中，并具有一层由绝缘材料构成的第一绝缘层、一层由具有高反射系数材料自该第一绝缘层顶面向上形成的第一反射层，及一层由导电材料自该第一反射层顶面向上形成且与该第一型披覆层相欧姆接触的第一导电层。

该片第二电极设置在该另一个凹孔中并可与该片第一电极相配合对该量子单元提供电能，且具有一层由绝缘材料构成的第二绝缘层、一层由具有高反射系数材料自该第二绝缘层顶面向上形成的第一反射层，及一层由导电材料自该第二反射层顶面向上形成且与该第二型披覆层相欧姆接触的第二导电层。