[实用新型]图形化衬底和LED外延结构

说明书

本实用新型提供一种图形化衬底和LED外延结构，图形化衬底包括基板、缓冲层以及图形化层；缓冲层设于所述基板之上，图形化层设于缓冲层背离基板的一侧；图形化层包含多个微结构，相邻两个微结构之间间隔一间隙露出缓冲层形成生长区，微结构的表面形成多个凹陷的次级微结构。通过将表面形成有次级微结构的微结构设于缓冲层之上，从而，一方面，通过微结构表面的次级微结构，能够提前释放在生长过程中产生的应力，也可对有源层产生的光形成多次反射，增加轴向出光率；另一方面，将微结构设于缓冲层之上，减少了半导体层侧向生长产生的穿透位错，同时提高了半导体层和图形化衬底之间的折射率差值，更有利于LED出光效率的提高。

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件领域，具体地涉及一种图形化衬底和LED外延结构。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为一种新型节能、环保固态照明光源，具有能效高、体积小、重量轻、响应速度快以及寿命长等优点，使其在很多领域得到了广泛应用。

目前的主流半导体发光材料如氮化镓等，存在和衬底晶格失配和热失配等问题，从而影响器件的使用寿命和发光效率。为解决这个问题，通常在衬底上生长氮化铝缓冲层来作为过渡层以减小晶格失配等问题。

同时，图形化蓝宝石衬底的技术近年来也在迅速发展，其在蓝宝石基板上制备微/纳米尺寸的微结构图形阵列，一方面，微结构能使半导体层实现侧向外延生长，减少了半导体层的位错密度，弛豫生长过程中产生的应力；另一方面，通过微结构对有源层产生的光的反射、衍射作用而减少因材料折射率差异所造成的内部全反射，从而通过多方面的作用提高LED的出光效率。

当前的图形化蓝宝石衬底，氮化铝缓冲层生长于微结构之上，一方面，基于微结构侧壁的氮化铝缓冲层生长的半导体层，会产生更多的穿透位错，影响晶格质量；另一方面，氮化镓(n≈2.38)与氮化铝(n≈2.0)的折射率差值只有约0.38，小于与二氧化硅等材料的折射率差值，由于材料界面的折射率差越小，越不利于提高光的散射效果，所以当前结构的图形化衬底并不利于进一步提升LED出光效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种图形化衬底和LED外延结构。

本实用新型提供一种图形化衬底，其包括基板、缓冲层以及图形化层；所述缓冲层设于所述基板之上，所述图形化层设于所述缓冲层背离所述基板的一侧；所述图形化层包含多个微结构，相邻两个所述微结构间隔一间隙露出所述缓冲层形成生长区，所述微结构的表面形成多个凹陷的次级微结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述图形化层为二氧化硅层。

作为本实用新型的进一步改进，所述缓冲层为氮化物缓冲层，其厚度范围为0.1nm～1μm。

作为本实用新型的进一步改进，所述缓冲层在与所述微结构的结合处还形成有一凸起的微结构基底，所述微结构设于所述微结构基底之上，所述微结构基底的厚度大于或等于所述缓冲层的厚度。

作为本实用新型的进一步改进，所述微结构的下端面形状与所述微结构基底的上端面形状一致，二者无缝贴合，共同形成一光滑的外壁面。

作为本实用新型的进一步改进，所述微结构和所述微结构基底的总厚度范围为0.1～5μm，所述微结构基底的底部外径范围为1～10μm。

作为本实用新型的进一步改进，所述生长区的长度范围为0.1～3μm。

本实用新型还提供一种LED外延结构，其包括上述的图形化衬底，以及形成于所述图形化衬底上的半导体层，所述半导体层沿所述生长区向上生长。