[发明专利]亚波长垂直结构发光二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及照明、显示和光通信技术领域，尤其涉及一种亚波长垂直结构发光二极管及其制备方法。所述亚波长垂直结构发光二极管包括：导电衬底，具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；器件结构，包括外延堆叠层、第一电极和第二电极，所述外延堆叠层位于所述导电衬底的第一表面，所述第二电极位于所述导电衬底的第二表面；一透明绝缘层与所述第一电极均位于所述外延堆叠层表面，且所述透明绝缘层围绕所述第一电极外周设置；所述器件结构发出的光线自所述透明绝缘层射出，且所述外延堆叠层的厚度小于所述光线的波长。本发明有效抑制所述器件结构内部的波导模式，使得发光二极管的光电转换效率大幅度提升。

技术领域

本发明涉及照明、显示和光通信技术领域，尤其涉及一种亚波长垂直结构发光二极管及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有体积小、效率高、寿命长等优点，在照明、显示和光通信领域具有广泛的应用前景。传统的发光二极管以蓝宝石为生长衬底。然而，由于蓝宝石衬底不导电，所以传统的发光二极管通常是采用电极在同一侧的横向结构。这种横向结构至少存在以下两个方面的缺点：一方面，电流在N型层中横向流动不等距，存在电流拥堵现象，导致发光二极管器件局部发热量较高，影响器件性能；另一方面，蓝宝石衬底的导热性较差，限制了发光二极管器件的散热，影响发光二极管器件的使用寿命。为了克服横向发光二极管器件的缺陷，现有技术中出现了垂直结构发光二极管。

然而，在现有的垂直结构发光二极管中，由于厚膜的限制，存在许多光学约束模式(Confined Mode)。当电子注入、垂直结构发光二极管发光时，大部分出射光会被限制在发光二极管外延层的厚膜中，造成膜内传输、吸收，极大的降低了发光二极管的出光效率。

因此，如何提升发光二极管内部的光电转换效率，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种亚波长垂直结构发光二极管及其制备方法，用于解决现有的发光二极管内部的光电转换效率较低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种亚波长垂直结构发光二极管，包括：

导电衬底，具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

器件结构，包括外延堆叠层、第一电极和第二电极，所述外延堆叠层位于所述导电衬底的第一表面，所述第二电极位于所述导电衬底的第二表面；一透明绝缘层与所述第一电极均位于所述外延堆叠层表面，且所述透明绝缘层围绕所述第一电极外周设置；

所述器件结构发出的光线自所述透明绝缘层射出，且所述外延堆叠层的厚度小于所述光线的波长。

优选的，所述外延堆叠层包括沿垂直于所述导电衬底的方向依次叠置的第一接触层、量子阱层和第二接触层。

优选的，所述第一接触层为P-型GaN层，所述第二接触层为N-型GaN层。

优选的，所述透明绝缘层的材料为二氧化硅。

优选的，还包括：

键合层，位于所述导电衬底的第一表面；

金属反射层，位于所述键合层与所述外延堆叠层之间，以提高所述器件结构的出光率。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种亚波长垂直结构发光二极管的制备方法，包括如下步骤：

形成生长衬底，所述生长衬底表面具有外延堆叠层；

提供导电衬底，所述导电衬底具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

以所述外延堆叠层朝向所述第一表面的方向键合所述生长衬底与所述导电衬底，形成键合结构；

去除所述生长衬底并减薄所述外延堆叠层；