[发明专利]发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种具有三维纳米结构阵列的发光二极管。

背景技术

由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。

传统的发光二极管通常包括N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。发光二极管处于工作状态时，在P型半导体层与N型半导体层上分别施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层中的电子在活性层中发生复合而产生光子，且光子从发光二极管中射出。

然而，现有的发光二极管的发光效率不够高，部分原因是由于活性层与N型半导体层或P型半导体层之间的接触面积不够大，从而导致空穴与电子的复合密度较小，使得产生的光子数量较少。另外由于来自活性层的大角度光在半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分大角度光被限制在发光二极管的内部，直至以热等方式耗散，这对发光二极管而言非常不利。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一发光效率较高的发光二极管。

一种发光二极管，其包括：一基底，所述基底包括一外延生长面；一第一半导体层设置于所述基底的外延生长面，所述第一半导体层具有相对的一第一表面和一第二表面，所述第一表面与所述基底相邻；一活性层以及一第二半导体层依次层叠于所述第一半导体层的第二表面，且所述活性层与所述第一半导体层相邻，所述第二半导体层远离活性层的表面形成所述发光二极管的出光面；一第一电极与所述第一半导体层电连接；一第二电极与所述第二半导体层电连接；其中，所述第一半导体层的第二表面及所述第二半导体层远离活性层的表面为多个三维纳米结构形成的图案化的表面，其中每一三维纳米结构包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱与第二凸棱并排延伸，相邻的第一凸棱与第二凸棱之间具有一第一凹槽，相邻的三维纳米结构之间形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述活性层与所述第一半导体层接触的表面与所述第一半导体层所述图案化的表面相啮合。

一种发光二极管，其包括：一基底，所述基底包括一外延生长面；一第一半导体层设置于所述基底的外延生长面，所述第一半导体层具有相对的一第一表面和一第二表面，所述第一表面与所述基底相邻；一活性层以及一第二半导体层依次层叠于所述第一半导体层的第二表面，且所述活性层与所述第一半导体层相邻，所述第二半导体层远离活性层的表面形成所述发光二极管的出光面；一第一电极与所述第一半导体层电连接；一第二电极与所述第二半导体层电连接；其中，所述第一半导体层的第二表面及所述基底与第一半导体层接触的表面为所述多个三维纳米结构形成的图案化的表面，其中每一所述三维纳米结构包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱与第二凸棱并排延伸，相邻的第一凸棱与第二凸棱之间具有一第一凹槽，相邻的三维纳米结构之间形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述活性层与所述第一半导体层接触的表面与所述第一半导体层所述图案化的表面相啮合。

一种发光二极管，其包括：一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层依次层叠设置于一基底一表面，所述第一半导体层与所述基底接触设置，所述第二半导体层远离活性层的表面为所述发光二极管的出光面，一第一电极与所述第一半导体层电连接，一第二电极覆盖所述第二半导体层远离活性层的表面，其中，所述活性层至少一表面为多个三维纳米结构并排延伸形成的图案化的表面，所述第二半导体层远离活性层的表面及所述基底与第一半导体层接触的表面中的至少一表面为多个三维纳米结构并排延伸形成的图案化的表面，每个三维纳米结构沿其延伸方向上的横截面为M形。

与现有技术相比较，本发明的发光二极管中，所述第一半导体层与所述活性层表面接触的表面具有多个M形三维纳米结构，形成一三维纳米结构阵列，从而形成一图案化的表面，因此增大了所述活性层与第一半导体层之间的接触面积，增大了空穴与电子的复合几率，提高了复合密度，进而提高了所述发光二极管的发光效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的发光二极管的结构示意图。

图2为图1所示的发光二极管中三维纳米结构阵列的结构示意图。

图3为图2所示的三维纳米结构阵列的扫描电镜照片。

图4为图2所示的三维纳米结构阵列沿IV-IV线的剖视图。