[发明专利]具有自组成式纳米结构的白光LED芯片结构

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管组件，具体是一种具有自组成式纳米结构的白光LED芯片结构。

背景技术

发光二极管是利用各种化合物半导体材料制作而成的一种固态半导体组件，其可依不同材料的能隙特性选择而放射出各种颜色的可见光或是红外线、紫外线等不可见光。其中，白光发光二极管所发的白光是由至少两种波长的色光混合形成的混合光。现有白光发光二极管的芯片结构包括蓝宝石基板、N型氮化镓外延层、多层量子阱氮化铟镓主动层、P型氮化镓外延层、负电极金属层、以及正电极金属层。其工作原理为：当负电极金属层和正电极金属层接上外部电源时，来自P型氮化镓外延层和N型氮化镓外延层的空穴与电子在多层量子阱氮化铟镓主动层相互结合发出光线。所发出的光线穿透P型氮化镓外延层射出。现有白光发光二极管的芯片结构因其内部结构所限，使得光子在芯片内部容易发生全反射，不利于光线的射出，由此导致发光二极管的光取出效率降低。针对此问题，有必要对现有白光发光二极管的芯片结构进行革新，以解决其容易导致发光二极管的光取出效率降低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有白光发光二极管的芯片结构容易导致发光二极管的光取出效率降低的问题，提供了一种具有自组成式纳米结构的白光LED芯片结构。

本发明是采用如下技术方案实现的：具有自组成式纳米结构的白光LED芯片结构，包括蓝宝石基板、N型氮化镓外延层、多层量子阱氮化铟镓主动层、P型氮化镓外延层、负电极金属层、以及正电极金属层；还包括具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层；其中，N型氮化镓外延层堆栈于蓝宝石基板上；多层量子阱氮化铟镓主动层堆栈于N型氮化镓外延层上，且N型氮化镓外延层部分曝露于多层量子阱氮化铟镓主动层外；P型氮化镓外延层堆栈于多层量子阱氮化铟镓主动层上；具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层堆栈于P型氮化镓外延层上，且P型氮化镓外延层部分曝露于具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层外；负电极金属层堆栈于N型氮化镓外延层的曝露部分上；正电极金属层堆栈于P型氮化镓外延层的曝露部分上，且正电极金属层与具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层连接。所述蓝宝石基板、N型氮化镓外延层、多层量子阱氮化铟镓主动层、P型氮化镓外延层、负电极金属层、正电极金属层、具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层均为现有公知结构。

工作时，负电极金属层和正电极金属层连接外部电源，来自P型氮化镓外延层和N型氮化镓外延层的空穴与电子在多层量子阱氮化铟镓主动层相互结合发出光线。所发的光线穿透P型氮化镓外延层和具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层射出，藉此提高了发光二极管的光取出效率。与现有白光发光二极管的芯片结构相比，本发明所述的具有自组成式纳米结构的白光LED芯片结构通过增设具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层，解决了现有白光发光二极管的芯片结构容易导致发光二极管的光取出效率降低的问题，具体如下：其一，在电特性方面，氧化铟锌具有高导电性、低电阻值。在光特性方面，氧化铟锌在可见光区域具有高穿透率，在紫外光区域有很高的吸收性，在红外光区则有大反射率。因此，藉由具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层可降低P型氮化镓外延层和空气之间的折射率差，使得空穴与电子相互结合所发出的光线的行进路线改变，增加光线射出的几率，由此提高发光二极管的光取出效率。其二，具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层具有表面粗化效果，藉由表面粗化效果，使得大部分光线的入射角小于临界角而发生散射，进一步提高了发光二极管的光取出效率。

本发明基于全新的结构，有效解决了现有白光发光二极管的芯片结构容易导致发光二极管的光取出效率降低的问题，适用于发光二极管的制造，尤其适用于白光发光二极管的制造。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层的扫描电子显微镜影像图。

图3是本发明的光输出效率-外部量子效率曲线图。

图中：1-蓝宝石基板，2-N型氮化镓外延层，3-多层量子阱氮化铟镓主动层，4-P型氮化镓外延层，5-具有自组成式纳米结构的氧化铟锌透明导电层，6-负电极金属层，7-正电极金属层。

具体实施方式