CN102593295B - 发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光元件，包括基板与形成于基板之上的发光叠层；其中发光叠层包括第一半导体层，第一活性层位于第一半导体层之上，磁性薄膜位于第一活性层之上，第二活性层位于磁性薄膜之上，以及第二半导体层位于第二活性层之上。

Description

发光元件

技术领域

本发明涉及光电元件，尤其涉及一种具有磁性薄膜的发光元件。

背景技术

发光二极管(Light-emitting Diode；LED为一种固态半导体元件，其至少包括一p-n结面(p-njunction)，此p-n结面形成于p型与n型半导体层之间。当于p-n结面上施加一定程度的偏压时，p型半导体层中的空穴与n型半导体层中的电子会结合而释放出光。此光产生的区域一般又称为发光区(light-emitting region)。

LED的主要特征在于尺寸小、发光效率高、寿命长、反应快速、可靠度高和色度良好，目前已经广泛地使用在电器、汽车、招牌和交通标志上。随着全彩LED的问世，LED已逐渐取代传统的照明设备，如荧光灯和白热灯泡。

上述发光二极管可进一步地经由焊块或胶材将基板与基座连接，以形成发光装置。另外，基座还具有至少一电路，经由导电结构，例如金属线，电连接发光装置的电极。

发明内容

发光元件，包括基板与形成于基板之上的发光叠层；其中发光叠层包括第一半导体层，第一活性层位于第一半导体层之上，磁性薄膜位于第一活性层之上，第二活性层位于磁性薄膜之上，以及第二半导体层位于第二活性层之上。

附图说明

附图用以促进对本发明的理解，为本说明书的一部分。附图的实施例配合实施方式的说明以解释本发明的原理。

图1依据本发明的第一实施例的剖面图。

图2依据本发明的第二实施例的剖面图。

图3为示意图，显示利用本发明实施例所组成的光源产生装置的示意图。

图4为示意图，显示利用本发明实施例所组成的背光模块的示意图。

附图标记说明

1、2：发光元件

10、20：基板

11、21：第一半导体层

12、22：第一活性层

13、23：磁性薄膜

14、24：第二活性层

15、25：第二半导体层

16、26：第一电极

17、27：第二电极

3：光源产生装置

31：光源

32：电源供应系统

33：控制元件

4：背光模块

41：光学元件

具体实施方式

本发明的实施例会被详细地描述，并且绘制于附图中，相同或类似的部分会以相同的号码在各附图以及说明中出现。

如图1所示，第一实施例的发光元件1包括基板10以及形成于基板10之上的发光叠层；其中所述发光叠层可例如包括第一半导体层11，第一活性层12位于第一半导体层11之上，磁性薄膜13位于第一活性层12之上，第二活性层14位于磁性薄膜13之上，以及第二半导体层15位于第二活性层14之上。第二半导体层15可为p型半导体层或n型半导体层，第二半导体层15与第一半导体层11电性相异。第一电极16形成于基板10之下，第二电极17形成于第二半导体层15之上。

基板10可用以生长及/或支持发光叠层。其材料可为透明或绝缘材料，例如为蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、氧化锌(ZnO)或氮化铝(AlN)等。基板10的材料亦可为高散热或反射材料，包括铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、类金刚石碳薄膜(Diamond LikeCarbon；DLC)、石墨(Graphite)、碳化硅(SiC)、碳纤维、硅(Si)、磷化碘(IP)、硒化锌(ZnSe)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)、磷砷化镓(GaAsP)、硒化锌(ZnSe)、磷化铟(InP)、镓酸锂(LiGaO₂)或铝酸锂(LiAlO₂)。其中可用以生长发光叠层的材料例如为蓝宝石(Sapphire)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等。

第一半导体层11、第一活性层12、第二活性层14或第二半导体层15用以产生光，其材料包括一种以上的元素选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)或硒(Se)所构成的群组。磁性薄膜13的材料包括磁性材料，例如环戊二烯基铁(Fe(C₅H₅)₂)。磁性薄膜13用以产生磁场，在第一活性层12与第二活性层14中流动的正负载流子与磁场交互作用产生劳伦兹感应力。劳伦兹感应力会影响正负载流子使其沿着类似螺旋状的轨迹运动，增加正负载流子在第一活性层12与第二活性层14流动的时间，进而增加正负载流子在第一活性层12与第二活性层14复合的机率，提升发光效率。磁性薄膜层13可以有机金属化学气相沉积法(MOCVD)机台生长，生长温度低于1000℃，优选为在700℃～900℃之间；外延生长的过程中必须通入氨气与氮气到反应腔内，反应腔内的压力低于500torr，优选的压力范围在100～300torr。磁性薄膜层13的总厚度小于0.1μm，优选为小于0.02μm，并可随着元件的结构而作调整。而磁性薄膜13的材料除了环戊二烯基铁(Fe(C₅H₅)₂)外，也可以选用环戊二烯基钴(Co(C₅H₅)₂)或环戊二烯基镍(Ni(C₅H₅)₂)以及环戊二烯基铬(Cr(C₅H₅)₂)。

第一电极16与第二电极17用以接受外部电压，其材料可以为透明导电材料或金属材料。透明导电材料包括但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化锌镓(GZO)、氧化锌(ZnO)、砷镓化铝(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)或磷化镓砷(GaAsP)。金属材料包括但不限于铜(Cu)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、铅(Pb)、钯(Pd)、锗(Ge)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)、钴(Co)、锰(Mn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、铊(Tl)、钋(Po)、铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、锇(Os)、钨(W)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)、银化铟(InAg)、金化铟(InAu)、铍化金(AuBe)、锗化金(AuGe)、锌化金(AuZn)、锡化铅(PbSn)、铟化钯(PdIn)或锡化金(AuSn)。

如图2所示，第二实施例的发光元件2包括基板20，以及发光叠层形成于基板20之上；其中所述发光叠层可包括第一半导体层21，第一活性层22位于第一半导体层21之上，磁性薄膜23位于第一活性层22之上，第二活性层24位于磁性薄膜23之上，以及第二半导体层25位于第二活性层24之上；其中部分的发光叠层被移除以裸露出部分的第一半导体层21。第二半导体层25可为p型半导体层或n型半导体层，第二半导体层25与第一半导体层21电性相异。第一电极26形成于第一半导体层21之上，第二电极27形成于第二半导体层25之上。

图3绘示出光源产生装置示意图，光源产生装置3包括本发明任一实施例中的发光元件或发光元件阵列。光源产生装置3可以是照明装置，例如路灯、车灯或室内照明光源，也可以是交通标志或平面显示器中背光模块的背光光源。光源产生装置3包括前述发光元件或发光元件阵列组成的光源31、电源供应系统32以供应光源31的电流、以及控制元件33，用以控制电源供应系统32。

图4绘示出背光模块剖面示意图，背光模块4包括前述实施例中的光源产生装置3，以及光学元件41。光学元件41可将由光源产生装置3发出的光加以处理，以应用于平面显示器，例如散射光源产生装置3发出的光。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本发明所属技术领域中普通技术人员均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，对上述实施例进行修改及变化。因此本发明的权利保护范围如权利要求所列。

Claims (6)

1.一种具有磁性薄膜的发光元件，包括：

基板；以及

发光叠层，包括：

第一活性层，位于该基板之上；

第二活性层，位于该第一活性层之上；以及

磁性薄膜，位于该第一活性层与该第二活性层之间。

2.如权利要求1所述的发光元件，该发光叠层还包括：

第一半导体层，位于该基板与该第一活性层之间；以及

第二半导体层，位于该第二活性层之上。

3.如权利要求1所述的发光元件，其中该基板的材料选自由蓝宝石、钻石、玻璃、石英、氧化锌与氮化铝所构成的群组。

4.如权利要求1所述的发光元件，其中该基板的材料选自由铜、铝、钼、铜-锡、铜-锌、铜-镉、镍-锡、镍-钴、金合金、类金刚石碳薄膜、石墨、碳化硅、碳纤维、硅、磷化碘、硒化锌、砷化镓、碳化硅、磷化镓、氮化镓、磷砷化镓、硒化锌、磷化铟、镓酸锂与铝酸锂所构成的群组。

5.如权利要求1所述的发光元件，其中该磁性薄膜的材料选自由环戊二烯基铁、环戊二烯基钴、环戊二烯基镍与环戊二烯基铬所构成的群组。

6.如权利要求1所述的发光元件，其中该第一活性层或该第二活性层的材料包括一种以上的元素选自镓、铝、铟、磷、氮、锌、镉与硒所构成的群组。