[实用新型]一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片

说明书

本实用新型公开了一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片，包括n型半导体层、锥形坑准备层、有源层、p型半导体层、p型电极、反射层、键合层、n型电极、基板；其中：锥形坑准备层位于n型半导体层之上，有源层位于锥形坑准备层之上，p型半导体层位于有源层之上，n型半导体层上形成有n型电极，p型半导体层上形成有p型电极，p型电极和基板之间依序形成有反射层和键合层，所述有源层中形成六方多面结构的锥形坑。本实用新型的优点在于：通过在有源层中形成六方多面的锥形坑，改变有源层中TM模偏振光的出光方向，使TM模偏振光不需在接近有源层附近进行长路径传播，进而提高深紫外发光二极管的光提取效率。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管生产技术领域，尤其涉及一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片。

背景技术

基于三族氮化物(III-nitride)宽禁带半导体材料的紫外发光二极管(Ultraviolet Light-Emitting Diode,UV LED)在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景。相比于传统紫外光源汞灯,紫外光发光二极管有着无汞环保、小巧便携、低功耗、低电压等许多优势，近年来受到越来越多的关注和重视。

AlGaN材料是制备紫外发光二极管的核心材料。Al_xGa_1-xN材料是宽禁带直接带隙半导体材料，通过调节三元化合物AlGaN中的Al组分，可以实现AlGaN能隙在3.4～6.2eV 之间连续变化，从而获得波长范围从210nm到365nm的紫外光。然而，现有技术制备的紫外发光二极管，尤其是深紫外发光二极管的发光效率普遍比较低，限制了紫外发光二极管的广泛应用。

造成深紫外发光二极管发光效率偏低的主要原因为其光提取效率比较低。限制深紫外发光二极管光提取效率的因素主要表现在以下两个方面：第一，p型GaN对深紫外光的强吸收，造成深紫外发光二极管的正面发出的光被大量吸收，因此深紫外发光二极管一般采用倒装结构或垂直结构；第二，深紫外光的偏振特性，即深紫外光随着Al组分的增加和波长的减小，有源层的发光由TE模偏振光向TM模偏振光转换,其中TE模和TM模偏振光的传播方向分别垂直和水平于有源层的生长平面。对于现行有源层和p型半导体层平行于外延成长衬底的发光二极管外延结构，TE模偏振光的传播方向垂直于发光二极管的正面,光容易穿透厚度不厚的n型半导体层(约3um)或p型半导体层(约0.1um),容易从发光二极管中被提取出，而TM模偏振光的传播方向水平于发光二极管的正面,光在接近有源层附近进行长路径(发光二极管尺寸约1000*1000um,传播方向水平的光一般需行进几百um才能到达发光二极管侧表面，如图1所示)的传播容易被有源层所吸收,造成光不易从发光二极管中被提取出。

实用新型内容

(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片，解决了现有技术中深紫外发光二极管发光效率普遍较低的问题。

(二)技术方案为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片，包括n型半导体层、锥形坑准备层、有源层、p型半导体层、p型电极、反射层、键合层、n型电极、基板；其中：锥形坑准备层位于n型半导体层之上，有源层位于锥形坑准备层之上，p型半导体层位于有源层之上，n型半导体层上形成有n型电极，p型半导体层上形成有p型电极，p型电极和基板之间依序形成有反射层和键合层，所述有源层中形成六方多面结构的锥形坑，且连接所述锥形坑的平台区的投影面积与整个有源层的投影面积的比值小于30％。

一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片，其中：所述p型半导体层在远离有源层一侧的表面为具有六方多面结构的锥形坑，且连接所述锥形坑的平台区的投影面积与整个有源层的投影面积的比值小于50％。

一种提高光提取效率的深紫外发光二极管芯片，其中：所述p型半导体层在远离有源层一侧的表面为平面。