[实用新型]一种具有背镀结构的发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体照明器件，具体来说，涉及一种具有背镀结构的发光二极管。

背景技术

近年来，氮化镓（化学式为GaN）基LED(发光二极管，英文全称“Light Emitting Diode”,简称“LED”)发展迅猛.以LED为核心的半导体照明光源，未来将取代白炽灯、荧光灯而成为新一代照明光源。氮化镓基LED结构如图1所示，包括p电极、量子阱、钝化层、铟锡氧化物层、p型GaN层、n电极、n型GaN层和衬底。然而，LED目前仍存在发光效率低、成本高、可靠性差等问题，并且商用白光LED的发光效率还较低，因此限制了它迈向照明以及其它应用领域的速度。

LED作为一种光源，衡量它的一个重要指标就是光电转换效率或发光效率。提高LED发光效率的两个基本出发点就是提高其内量子效率和外量子效率。LED的外量子效率 η_ex=η_in·C_ex，式中，η_in是内量子效率；C_ex是光提取效率。由于GaN基LED的光提取效率非常低，而内量子效率已经可以达到很高的水平，所以提高LED的光提取效率成为提高LED外量子效率亦即发光效率的关键。对于传统的蓝宝石衬底GaN基LED而言，造成光提取效率非常低的原因是多方面的，包括晶格缺陷对光的吸收、衬底对光的吸收、内部(重复)吸收、电极的阻挡、特别是LED发射的光线在出射过程中，由于在芯片与封装用胶之间的全反射造成的光损失等原因，以致仅有4%的光线能从LED表面出射，而大部分的光则被限制在LED内部，最终变成热损耗，从而导致极低的光提取效率。因此，如何提高LED的光提取效率是半导体照明领域中最亟待解决的研究课题之一。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具有背镀结构的发光二极管，提高LED的光提取效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种具有背镀结构的发光二极管，包括p电极、n电极和具有非出光面与出光面的衬底，在衬底的出光面上顺序设有n型GaN层、量子阱、p型GaN层和铟锡氧化物层和钝化层，p电极位于铟锡氧化物层的上表面，n电极位于n型GaN层的上表面，所述的衬底的非出光面上设置有布拉格反射层，该布拉格反射层由三氧化二铝层和二氧化钛层交替排列组成，且相邻的三氧化二铝层和二氧化钛层之间相互贴覆；三氧化二铝层的折射率小于二氧化钛层的折射率。

所述的具有背镀结构的发光二极管，还包括金属反射层，该金属反射层位于布拉格反射层的外表面。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.LED的光提取效率高。现有技术中，仅有4%的光线能从LED表面出射，而大部分的光则被限制在LED内部，最终变成热损耗。而本实用新型的技术方案中，在发光二极管衬底的非出光面上设置有布拉格反射层，能够将射向芯片底部的光利用布拉格反射原理反射回上表面，布拉格反射层的反射率可达90%以上，从而提高LED外量子效率，进而提高LED的光提取效率高。

2.具有良好的导热性，有利于LED芯片的散热。本实用新型的技术方案中，在布拉格反射层的外表面可设置一金属反射层。金属反射层可以进一步提高反射率。另外，金属反射层具有良好的导热性，有利于LED芯片的散热。尤其对于大功率LED而言，金属反射层对改善LED的散热性具有重要价值。

附图说明

图1为现有技术中蓝宝石衬底的氮化镓基LED结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的一种改进结构示意图。

图4为图2的布拉格反射层的结构示意图，位于上方的两条箭头线表示入射光线和反射光线。

图5为图3的布拉格反射层和金属层的结构示意图，位于上方的两条箭头线表示入射光线和反射光线。

 图中有：p电极1、量子阱2、钝化层3、ITO4、p型GaN层5、n电极6、n型GaN层7、衬底8、布拉格反射层9、三氧化二铝层91、二氧化钛层92、金属反射层10。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。