[实用新型]微型发光二极管外延结构及微型发光二极管

说明书

本申请实施例提供一种微型发光二极管外延结构及微型发光二极管，其中，微型发光二极管外延结构包括：结构主体以及金属纳米结构层，所述结构主体包括：N电极、N型掺杂层、量子阱发光层、P型掺杂层以及P电极，所述N型掺杂层、所述量子阱发光层以及所述P型掺杂层依次层叠设置，所述N电极与所述N型掺杂层连接，所述P电极与所述P型掺杂层连接，所述金属纳米结构层设置在所述结构主体的侧壁，且所述金属纳米结构层至少覆盖所述量子阱发光层在所述结构主体侧壁上的发光区域。本申请实施例提供的微型发光二极管外延结构及微型发光二极管可有效增强光提取效率，进而增强发光效率。

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术领域，特别涉及一种微型发光二极管外延结构及微型发光二极管。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是能够在正向偏压下，发出非相干光辐射的半导体器件，通常由一块电致PN结芯片在银线或金线的连接下接触芯片和电路板构成中心部分，再用环氧树脂密封四周起到固定和保护作用。相对于其他发光器件而言，LED具有重量轻、寿命长、体积小、功耗低等优点，在现代的显示和照明领域都发挥着重要的作用。微型发光二极管(Micro-LED)是相对于传统LED而言的，主要通过矩阵化和微缩化技术，使得单个LED的台面尺寸低于100微米，能够在芯片上实现高密度矩阵化的微型LED阵列，与半导体器件集成在同一芯片，实现性能的多样性。

Micro-LED在显示中，单颗像素点尺寸缩小至微米甚至纳米级别，能够实现超高的像素密度，达到超高分辨率，便于实现3D显示技术和小屏高亮度显示以及透明显示和穿戴显示。Micro-LED常用材料为n-GaN、p-GaN、n-AlGaN、p-AlGaN、InGaN等GaN基材料，这些材料的折射率远大于空气折射率，当光从Micro-LED内部出射，光从光密介质入射到光疏介质且入射角远大于临界角(如对于n-GaN而言为23.5°)时，在界面处会发生全反射，该部分光会全部反射回Micro-LED内部，并且还会在Micro-LED内部多次反射，既导致了光提取效率的降低，又降低了Micro-LED的寿命，因此对于Micro-LED光提取效率提升的研究显得格外重要。

目前，由于Micro-LED是对传统LED的微小化和阵列化，在提高Micro-LED光提取效率的研究中，普遍采用的方法是借鉴提高LED光提取效率的方法来进行的，例如，对LED的正面出光面进行粗化，在出光面制作光栅结构、光子晶体结构、改变LED的形状、改变电极结构等技术。将这些方法运用到Micro-LED中时，在一定程度上可以提高Micro-LED的光提取效率，但是，这些方法只增强了正面出光，忽视了侧壁出光的重要性。

实用新型内容

本申请实施例提供一种微型发光二极管外延结构及微型发光二极管，通过将表面等离激元的物理机制引入到微型发光二极管外延结构的侧壁上，在微型发光二极管外延结构的侧壁上设置纳米金属层来与量子阱耦合以增强微型发光二极管量子阱的内量子效率，进而有效增强光提取效率。

本申请实施例提供一种微型发光二极管外延结构包括：结构主体以及金属纳米结构层，结构主体包括：N电极、N型掺杂层、量子阱发光层、P型掺杂层以及P电极，N型掺杂层、量子阱发光层以及P型掺杂层依次层叠设置，N电极与N型掺杂层连接，P电极与P型掺杂层连接，金属纳米结构层设置在结构主体的侧壁，且金属纳米结构层至少覆盖量子阱发光层在结构主体侧壁上的发光区域。本申请实施例提供的微型发光二极管外延结构，通过将金属纳米结构层设置在结构主体的侧壁上，并且金属纳米结构层至少覆盖量子阱发光层在结构主体上的发光区域，将表面等离激元的物理机制引入到结构主体的侧壁结构中，在避免掩埋工艺的同时，还最大限度的缩小了量子阱与表面等离激元的耦合距离，从而促进量子阱与表面等离激元的最佳耦合以增强量子阱的内量子效率，进而大大增强微型发光二极管的光提取效率。

在一种可能的实施方式中，金属纳米结构层为金属纳米颗粒。

在一种可能的实施方式中，金属纳米结构层为金属纳米薄膜。