[发明专利]一种高光效发光二极管

说明书

本发明公开了一种高光效发光二极管，其特征在于：包括硅衬底，所述衬底上表面生长有外延结构层，所述外延结构层由上到下依次包括p‑GaN层、多量子阱层、n‑GaN层，所述n‑GaN层下设有凹形的反光层，所述反光层与衬底连接；所述p‑GaN层和n‑GaN层中分别嵌入光子晶体层；所述p‑GaN层表面镀有导电层，导电层的上表面设有沟槽，所述沟槽与P电极连接；所述n‑GaN层上设有凹槽，凹槽与N电极连接。本发明高光效发光二极管，能够降低电极下方的电流积聚度，减少电流积聚产生的热量，减少P电极对出射光的吸收量，同时在p‑GaN层和n‑GaN层中嵌入双光子晶体层，能够控制辐射的方向，具有很高的光提取效率。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其是一种高光效发光二极管。

背景技术

对发光二极管来说，电流扩散会影响光提取率的提升，由于电流积聚效应，电流集中在电极下方，横向扩展小，电流分布不均匀，导致局部电流密度过大，热量过高，降低了二极管芯片的使用寿命，同时电极还会阻挡光，吸收出射光，降低出光效率；而且在发光二极管中有些辐射光不能从半导体表面射出，而在内部形成导膜，限制了出光提取效率。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够降低电流积聚度，减少电流积聚产生的热量，减少电极对出射光的吸收量，提高出光效率，以及在p-GaN层和n-GaN层中嵌入双光子晶体层，能够控制辐射的方向，提高对光的提取效率的高光效发光二极管。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种高光效发光二极管，包括硅衬底，所述衬底上表面生长有外延结构层，所述外延结构层由上到下依次包括p-GaN层、多量子阱层、n-GaN层，所述n-GaN层下设有凹形的反光层，所述反光层与衬底连接；所述p-GaN层和n-GaN层中分别嵌入光子晶体层；所述p-GaN层表面镀有导电层，导电层的上表面设有沟槽，所述沟槽与P电极连接；所述n-GaN层上设有凹槽，凹槽与N电极连接。

以上结构，在P电极下方设有沟槽，能够起到阻挡电流的作用，同时增加了电极和导电层的接触面积，降低P电极下方的电流积聚度，使P电极注入的电流横向扩展到别的地方，减少电流积聚产生的热量，提高芯片的热稳定性，而且沟槽上的反射层，能够减少P电极对出射光的吸收量，提高出光效率。

本发明一种高光效发光二极管，所述光子晶体层中的光子晶体的晶格常数为200nm；所述n-GaN层中光子晶体层到反光层的距离为150nm，刻蚀深度为90nm；所述p-GaN层到导电层的距离为140nm, 刻蚀深度为100nm。

以上结构，p-GaN层和n-GaN层中刻蚀光子晶体，能够控制辐射的方向，把尽可能多的辐射能量汇聚到法向小的提取角锥内，提高对光的提取效率，而将光子晶体嵌入p-GaN层和n-GaN层中可以具有更强的耦合效果，耦合出被限制在波导内的导膜，等效于嵌入低折射率层，把更多的能量向出光面局限，提高光提取效率。

本发明一种高光效发光二极管，所述导电层为ITO透明氧化层。

本发明一种高光效发光二极管，所述沟槽为两端凸出导电层上表面，中间有呈凹形，与凸形P电极配合连接。所述沟槽的表面上设有反射层，不仅有反射光的作用，同时可以进行电流阻挡，降低电极对光的吸收率，提高光提取效率。

本发明一种高光效发光二极管，所述n-GaN层的上表面一端与多量子阱层连接，另一端裸露，其上有凹槽缺口，与凸形N电极配合连接。

本发明一种高光效发光二极管，：所述反光层为二氧化硅薄膜，其厚度为500微米；所述P电极和N电极分别采用Cu和Cr。