CN103050589A - 包含夹在两个半导体层之间的发光层的发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光元件，其包括作为衬底的蓝宝石衬底；设置在衬底表面上的发光层，处于在厚度方向上夹在作为两个导电类型彼此不同的半导体层的n型半导体层和p型半导体层之间的状态；以及透明电极层，设置为与p型半导体层交叠，p型半导体层为两个半导体层之中位于远离衬底的一个；以及由透明材料制成的平坦层，该透明材料的折射率高于透明电极层，且该平坦层设置为覆盖透明电极层的上表面的至少一部分；以及设置在平坦层上侧上的不平坦层。
Description
技术领域
本发明涉及包含夹在两个半导体层之间的发光层的发光元件。
背景技术
由于发光二极管具有高的光电转换效率，且最年来发射蓝光已经成为可能，因此发光二极管作为具有低环境负担的下一代照明光源而引起关注。为了充分利用光电二极管高光电转换效率的优点，无损耗地提取由PN结产生的光束是重要的。然而，由于通常可实现发光二极管的制造的化合物半导体具有高的折射率，光束被由金属制成的电极和半导体层吸收(这是由于光束在芯片中重复全反射)，从而减小了从芯片中提取出的光束。
目前主流的发射蓝光的发光二极管采用GaN半导体制造。然而，由于GaN的折射率为2.5，在将GaN置于空气中的情况下临界角为3.6°，因此从芯片中提取的光束仍然为10％左右。
从芯片中提取所产生的光束的效率通常称为光提取效率。作为用于提高光提取效率的技术，日本专利特开第10-163525号(PTL 1)提出一种在芯片的透明电极上提供不平整性的构型，如图9所示。
图9示出了一种包括蓝宝石衬底101，形成在蓝宝石衬底101上的n-型GaN层102，和形成在n-型GaN层102上的p-型GaN层103的结构。这种结构具有这样一种形状使得从p-型GaN层103延伸至n-型GaN层102的预定位置的部分被去除以暴露出n-型GaN层102，并且降低的部分作为n型电极形成区域104。此去除同时形成在p-型GaN层103上表面上的p型电极形成区域105。这里，从p型电极形成区域105延伸至n型电极形成区域104的区域称为出光表面106。
n型电极107形成在n型电极形成区域104上，且p型电极108形成在p型电极形成区域105上。由于p型电极形成区域105通常宽于n型电极形成区域104，因此在p型电极形成区域105上形成由ITO等制成的透明导电膜的透明电极(未示出)，并且在透明电极上形成p型电极108。
在出光表面106的实质整个表面上形成由二氧化硅(SiO2)制成的光散射层109。光散射层109具有不平整表面，具有约0.3μm的宽度和水平差异。因为不平整性形成在光散射层109的表面，通过衍射从芯片中提取出以大于临界角的入射角入射的光束。结果，提高了出光效率。
此外，也已经考虑通过在透明电极上提供不平整结构来改善光提取效率。日本专利特开第2008-294306号(PTL 2)公开了一个示例。
如图10所示，提供了一种III族氮化物基化合物的半导体发光元件提供有蓝宝石衬底110上的缓冲层(未示出)。缓冲层由氮化铝(AlNi)制成且具有约15nm的厚度。在缓冲层上，形成n接触层111。n-接触层111由掺杂硅(Si)的GaN制成且具有约4um的厚度。在n接触层111上，形成n-覆层112。n-覆层112为十组堆叠层构成的多层且具有约74nm的厚度。n-覆层112的每一组堆叠层包括未掺杂的In0.1Ga0.9N、未掺杂的GaN和掺杂硅(Si)的GaN。在n-覆层112上，形成具有多量子阱结构(MQW)的发光层113，包括八组交替堆叠层。发光层113的每一组堆叠层都包括由In0.2Ga0.8N制成且厚度约3nm的阱层和由Al0.06Ga0.94N制成且厚度约3nm的阻挡层。在发光层113上，形成p-覆层114。p-覆层114为由p型Al0.3Ga0.7N和p型In0.08Ga0.92N制成的多层且具有约33nm的厚度。此外，在p-覆层114上，形成p接触层115。p接触层115具有由具有不同镁浓度的两层p型GaN构成的堆叠层结构且具有约80nm的厚度。
在p接触层115上，形成半透明电极120。透光性电极120由氧化钛铌(niobium titanium oxide)(铌3％)制成且具有不平坦结构120s。在n接触层111的暴露表面上形成电极130。电极130由厚度约20nm的钒(V)膜和厚度约2μm的铝(Al)膜构成。在透光性电极120上的一部分上形成由金(Au)合金制成的电极垫125。
在PTL 2公开的技术中，与不存在不平坦结构120s的情况相比，光输出提高了30％。
然而，PTL 2中公开的氧化钛铌需要被调节为使其晶向(C轴)垂直于膜表面从而获得与通常的ITO(氧化铟锡)的导电率类似的导电率。然而，通常的溅射方法导致晶轴随机取向，因此氧化钛铌的电阻值等于或大于ITO电阻值的两倍。这导致对元件上的电流密度分布的影响，导致诸如非有效功耗的增加或工作电压的上升的缺点。
在PTL 2中，作为对上述缺点的补偿的发光元件结构，公开了图11所示的结构。在图11所示的结构中，由氧化铟锡(ITO)制成且厚度约50nm(小于发光层113的光发射波长470nm的1/(4n)，其中“n”是ITO的折射率)的透光性导电层121形成在由p型GaN制成的p-接触层115和由氧化钛铌(铌3％)制成的透光性电极120之间。
在此结构中，由具有低电阻率的ITO制成的透光性导电层121补偿氧化钛铌的高横向扩散电阻。为了抑制在由低折射率的ITO制成的透光性导电层121与由高折射率的p型GaN制成的p-接触层115之间的界面处的全反射，由ITO制成的透光性导电层121的厚度需要设置为小于光发射波长的1/4。
如上所述，在PTL 2中公开的氧化钛铌具有一电导率、且可实现接近GaN的折射率的2.4的折射率。然而，为了在平行于膜表面的方向上获得类似于通常的ITO的电导率，需要调节以使晶向(C轴)垂直于膜表面。然而，还没有已经能应用于量产的在形成氧化钛铌薄膜的同时调节其晶向(C轴)垂直于膜表面的技术。另一方面，在通过通常的溅射法形成氧化钛铌膜的情况下，晶轴是随机取向的，因此氧化钛铌的电阻值等于或大于具有相同厚度的ITO的电阻值的两倍。因此，采用氧化钛铌的厚度必须是采用ITO的情况的两倍或更大，从而具有实质上等于采用ITO的情况的电阻值。通常的溅射方法需要两倍或更长的时间周期以将膜形成为这样，因此制造所需时间被不利地延长了。
为对此进行补偿，如图11所示，可以采用在p型GaN层和由氧化钛铌制成的透光性电极之间形成ITO膜的方法。然而，由ITO制成的透光性导电层的厚度需要小于光发射波长的1/(4n)(其中“n”是ITO的折射率)以抑制在由低折射率的ITO制成的透光性导电层与由高折射率的p型GaN制成的p接触层之间的界面处的全反射。结果，不能彻底改善横向扩散电阻。
由于上述的原因，氧化钛铌的工业应用是困难的。结果，事实上，由于量产产品要求低成本，因此除了选择ITO作为透光性导电层的材料之外，没有其他选择。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改善的光提取效率的发光元件。
为了达到上述目的，根据本发明的发光元件包括：衬底；布置在衬底表面上的发光层，处于在厚度方向上夹在导电类型彼此不同的两个半导体层之间的状态；透明电极层，其布置为与两个半导体层中远离衬底的一个相交叠；以及平坦层，其由折射率高于透明电极层的透明材料制成且设置为覆盖透明电极层的上表面的至少一部分。不平坦层形成在平坦层的上侧上。
根据本发明，平坦层的厚度设置为等于或大于允许光束传导的厚度(换言之，截止厚度)，可实现波导模式的激活，该波导模式允许从发光层到透明电极层的以等于或大于临界角的角度入射的光束在该平坦层中传播，因此发光层的光学能(optical power)转换为波导模式。即使在透明电极层的厚度等于或大于波长的1/4的情况下，此操作也可实现从发光层向具有高折射率的平坦层的光学能提取。此外，存在于平坦层上侧上的不平坦层的不平坦结构与波导模式相干涉，使得波导模式转换为从发光元件射出的光束。上述工作原理提高了光提取效率。
本发明的前述以及其它目的、特征、方面和优点将会通过下面参照附图对本发明详细地描述而变得更为明晰。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的发光元件截面图。
图2A和图2B为示出根据本发明第一实施例的发光元件的工作原理的曲线图。
图3为示出平坦层最小厚度与基于第一计算模型计算的折射率之间的关系的曲线图。
图4为示出平坦层最小厚度与基于第二计算模型计算的折射率之间的关系的曲线图。
图5示出采用表1所示的参数得到的计算结果。
图6示出采用表2所示的参数得到的计算结果。
图7示出采用表3所示的参数得到的计算结果。
图8示出采用表4所示的参数得到的计算结果。
图9是据传统技术的第一发光元件的截面图。
图10是根据传统技术的第二发光元件的截面图。
图11是根据传统技术的第三发光元件的截面图。
具体实施方式
(第一实施例)
参考图1说明根据本发明第一实施例的发光元件。根据本实施例的发光元件501包括作为衬底的蓝宝石衬底1；设置在衬底表面上的发光层3，发光层3处于在厚度方向上夹在作为导电类型彼此不同的两个半导体层的n型半导体层2和p型半导体层4之间的状态；透明电极层5，设置为与p型半导体层4交叠，p型半导体层4作为两个半导体层之中位于远离衬底的一个半导体层；平坦层8，其由折射率高于透明电极层5的透明材料制成，且设置为覆盖透明电极层5的上表面的至少一部分；以及设置在平坦层8上侧上的不平坦层9。
n型半导体层2例如是n型氮化镓(n-GaN)层。p型半导体层4例如是p型氮化镓(p-GaN)层。透明电极层5例如是氧化铟锡(ITO)膜。
发光元件501提供有p侧电极6和n侧电极7。p侧电极6布置在透明电极层5的上表面上，且n侧电极7布置在暴露n型半导体层2的上表面的区域上。
优选地，平坦层8的折射率接近n型半导体层2或p型半导体层4的折射率。在n型半导体层2为n型氮化镓层的情况下，或p型半导体层4为p型氮化镓层的情况下，优选的将平坦层8的折射率设置为优选等于或大于2.2，或者更优选的等于或大于2.4。
优选地，平坦层8具有允许光在平坦层8中传播的厚度。这是因为光在平坦层8中传播能改善光提取效率。
本实施例中的发光元件501在透明电极层5上提供有具有高折射率的平坦层8，并且在平坦层8的上侧上形成有不平坦层9。将平坦层8的厚度设置为等于或大于允许光的引导的厚度，换言之，等于或大于截止厚度(cut-offthickness)，可实现波导模式的激活，以允许从发光层3到透明电极层5的以等于或大于临界角的角度入射的光在平坦层8中传播，从而发光层3的光学能(optical power)转换为波导模式。此操作可实现从发光层3到具有高的折射率的平坦层8的光学能提取，即使当透明电极层5的厚度等于或大于波长的1/4时。此外，在平坦层8上侧上的不平坦层9的不平坦结构与波导模式相干涉，使得光学能转为从发光元件501辐射出的光束。上述工作原理改善光提取效率。
如上所述，优选地，平坦层8的材料的折射率等于或大于2.2。能够实现此折射率的材料包括TiO2(n＝2.6-2.9)、ZrO2(n＝2.2)、Ti2O5(n＝2.3)、以及金刚石(n＝2.4)。括号中的数值代表每个材料的折射率“n”。
TiO2是最适合用作平坦层8的材料，因为其具有最高的折射率且成本低。因此，平坦层8优选由作为主要材料的TiO2形成。
优选地，平坦层8的厚度等于或大于30nm且等于或小于150nm。这里，规定条件“等于或大于30nm”是因为平坦层8需要等于或大于30nm的厚度以允许光在平坦层8中传播。此外，规定条件“等于或小于150nm”是因为，作为发明人所作的计算的结果，当平坦层8的厚度大于150nm时效果达到饱和或者甚至劣化。作为发明人所作的计算的结果，发现当平坦层8的厚度设置为150nm时，其效果实质上等于100nm的水平或有轻微的劣化。下文将对此进行详细描述。
不平坦层9的不平坦结构是具有实质上等于或小于450nm的光发射波长的节距周期的栅栏或点图案。优选地，不平坦结构的节距例如为200-500nm。
在图1所示的示例中，不平坦层9的突起被描绘为连续的且与平坦层8构成一体。不平坦层9包括突起和间隔。间隔对应于凹部。然而，因为在凹部中没有材料，因此凹部被认为是不平坦层9中的间隔。优选地，突起采用与平坦层8相同的材料形成。在采用此构型的情况下，可通过先形成足够厚的膜然后蚀刻该膜来获得平坦层8和不平坦层9。因此，有关于形成平坦层8和不平坦层9的成膜步骤可以同时完成。
可替换地，不平坦层9也可由不同于平坦层8的材料形成。例如，平坦层8可以由TiO2形成，而不平坦层9可以由SiO2膜形成并设置在平坦层8上。当层如上所述采用不同材料形成时，难以在平坦层8材料上直接形成的图案可被容易形成。在采用不同于平坦层8的材料形成不平坦层9的情况下，不平坦层9的结构可具有彼此交替重复的厚部分和薄部分，而不是具有彼此交替重复的突起和间隔。
参考图2A和2B，将描述根据本发明的发光元件501的工作原理。图2A示出在厚度方向的每个位置的折射率的大小关系的曲线图，其中纵轴表示在厚度方向上的位置而横轴表示折射率。图2B示出在厚度方向的每个位置的电场强度的大小关系的曲线图，其中纵轴表示厚度方向的位置，而横轴表示光束的电场强度。p型半导体层4的折射率为2.5，且透明电极层的折射率为1.9，且由TiO2制成的平坦层8的折射率为2.4。不平坦层9设置在平坦层8的上侧上。不平坦层9的突起采用与填充平坦层8相同的材料填充，因此折射率为2.4。不平坦层9的凹部为间隔，且间隔可设想为用空气层取代，因此折射率为1.0。凹部和突起的平均折射率对应于图2A的中间所示的中间折射率。
通常，在折射率不同的第一介质和第二介质之间的界面处，当满足全反射条件的光束从第一介质侧行进则被反射，在精确意义上，光束的中心轴从几何预期位置水平偏离。这是因为从第一介质侧行进的光束进入第二介质波长量级的小深度，然后反射行进至第一介质侧。此现象称为古斯-汉欣(Goos-Haenchen)效应。此时光轴的偏离称为“古斯-汉欣偏移”。反射时光束进入第二介质的微小深度也称为“渗漏深度(seepage depth)”。
考虑发光元件501中的古斯-汉欣效应，当发光层3中产生的光束穿过p型半导体层4，然后以超过临界角的角度进入透明电极层5时，光渗漏进入透明电极层5波长量级的微小深度然后反射回p型半导体层4中。
图2B中的电场强度分布B表示此情况下光束的电场强度。在p型半导体层4中电场强度为常数，但是在透明电极层5中强度随远离半导体层4而按指数降低。电场强度分布B进入透明电极层5的部分指示渗漏深度。此渗漏深度约为50nm。
通常，ITO用作透明导电层的材料。通常，使用ITO的导电层的厚度需要为150nm或者更大，以将电阻值降低到应用值。根据此观点，当由ITO制成的透明导电层的厚度等于或大于150nm时，在透明导电层的上表面上提供不平坦结构不能引起与从下表面以等于或大于临界角的角度入射的光束干涉，从而不能提取出光束。
然而，根据本发明当平坦层由具有高折射率的材料形成时，图2B中所示的具有电场强度分布A的波导模式被激活。波导模式的电场强度分布A和上述的电场强度分布B在透明电极层5中交叠。能量通过此交叠被转移。此转移的结果是，以大于临界角的角度从半导体层4入射到透明电极层5的光的能量移动越过透明电极层5进入平坦层8。然后，移动进入平坦层8的光束与不平坦层9的不平坦结构相干涉，从而有效地向外发射。根据上述工作原理，根据本发明的发光元件可实现高的光提取效率。
接着，图3和图4示出在平坦层8中光传播所需的最小厚度(下文中，称为“平坦层最小厚度”)和平坦层的折射率之间的关系。透明电极层5假设为提供在平坦层8下方。在图3中，在不平坦层9的突起的折射率等于平坦层8的折射率且凹部由空气填充的假设下进行计算。
假设圆柱状突起的折射率等于平坦层8的折射率且圆柱状突起以所谓的三角形排列方式排列，不平坦层9的圆柱设置为具有一半节距的直径。这里所称的“三角形排列”是指存在多个圆柱状突起并且这些突起布置在平坦层8的上平坦表面的整个面积上使得包括相邻的三个突起的每一组形成正三角形(regular triangle)。
在实际的计算中，为了简化计算，在不平坦层9包括厚度等于突起高度且具有下文将描述的中间折射率的平层(even layer)的假设下进行计算。这里所称的“中间折射率”为考虑突起的体积和填充凹部的空气的体积，基于填充突起的材料的折射率和填充凹部的空气的折射率计算得出的折射率。
此外，在图4中，示出了在平坦层8的上部上存在空气层(折射率＝1.0)的假设下的计算结果。至于计算方法，使用了在“光波电子学”中(由JiroKoyama和Hiroshi Nishihara，Corona Publishing Co.，Ltd.，1978，pp.236-239)公开的方法。
在表示图3和图4中所示的计算的基础的结构中，平坦层8可认为是允许光穿过的部分。通常，当在允许光束在光波导通道(light waveguide passage)中穿过的部分的折射率高时，即使允许光束穿过的部分薄时光束也能传播。随着允许光束穿过的部分的折射率增高，允许光束穿过的部分的厚度可设置得更薄。换言之，可以将平坦层最小厚度设置得更小。然而，由于具有高折射率的材料通常会增加吸收，因此简单地提高折射率是不够的。在实际应用中重要的是选择具有在所需范围内的高折射率的材料。
优选地，平坦层8的折射率接近p型半导体层4或n型半导体层2的折射率。然而，由于存在如上述的实际限制，工业可用的平坦层的折射率的最大值认为是2.5。在图3中，当平坦层8的折射率为2.5时，如可从图3中读出的，平坦层的最小厚度为30nm。类似地，如可从图4中读出的，平坦层的最小厚度为35nm。因此，事实上，实际的平坦层8的厚度优选为30nm或更大。
当在表面上提供不平坦性的情况下计算波导通道的行为时，根据如何设置计算模型可以考虑一些方法。由于当计算模型不恰当时计算结果会产生明显不同，因此应通过各种计算方法来验证计算模型的适当性。这正是为什么图3和图4中基于彼此不同的模型进行计算的原因。在图3中，计算模型基于这样的假设：在平坦层8上存在具有一折射率值的层，该折射率值由空气和突起的折射率以体积比(在突起是圆柱状的情况下的底面积之比)加权平均获得。在图4中，计算模型基于这样的假设：由于突起的体积小，不平坦结构的折射率没有影响，换言之，这与在平坦层上提供空气层一样。发明人根据图3和图4所示的两种方式计算，并获得彼此接近的结果。因此，发明人认为结果是适当的。
在图1所示的发光元件501中，提取效率的计算结果将参考图5至图8来描述。
表1
| 项目 | 值 | 项目 | 值 |
| 蓝宝石衬底折射率 | 1.77 | ||
| n型半导体折射率 | 2.5 | n型半导体层厚度 | 7μm |
| 发光层折射率 | 2.5 | 发光层厚度 | 20nm |
| p-GaN层折射率 | 2.5 | p-GaN层厚度 | 120nm |
| 透明电极层折射率 | 1.9 | 透明电极层厚度 | 70nm |
| 平坦层折射率 | 2.2 | 平坦层厚度 | 0-150nm |
| 不平坦结构层折射率 | 2.2 | 不平坦结构层厚度 | 0-300nm |
| 不平坦结构层周期 | 300nm | ||
| 光发射波长 | 450nm |
图5示出采用表1所示参数的计算结果。在图5中，纵轴代表提取效率，并且横轴代表栅栏深度。横轴所表示的“栅栏深度”对应于不平坦结构的凹部深度。
假设蓝宝石衬底1和n型半导体层2之间的界面具有节距为2μm且高度为1μm的点图案的不平坦性。
如图5清楚示出的，与在平坦层8的厚度为0的情况(换言之，不存在平坦层8的情况)相比，提取效率随平坦层8的厚度设置为50-150nm而变得更大。由于此值等于或大于30nm，因此其与关于图3和图4阐述的讨论相符。特别地，在平坦层8的厚度设置为100-150nm情况下，提取效率相比于不存在平坦层的情况提高了约2％。
表2
| 项目 | 值 | 项目 | 值 |
| 蓝宝石衬底折射率 | 1.77 | ||
| n型半导体折射率 | 2.5 | n型半导体层厚度 | 7μm |
| 发光层折射率 | 2.5 | 发光层厚度 | 20nm |
| p型半导体层折射率 | 2.5 | p型半导体层厚度 | 120nm |
| 透明电极层折射率 | 1.9 | 透明电极层厚度 | 140nm |
| 平坦层折射率 | 2.2 | 平坦层厚度 | 0-150nm |
| 不平坦结构层折射率 | 2.2 | 不平坦结构层厚度 | 0-300nm |
| 不平坦结构层周期 | 300nm | ||
| 光发射波长 | 450nm |
图6示出采用表2所示参数的计算结果。在表2中，与表1相比，透明电极层7的厚度由70nm增加到了140nm。
如图6清楚示出的，与平坦层8的厚度为0的情况相比，当平坦层8的厚度设置为50-150nm时提取效率变得较大。特别地，当平坦层8的厚度设置为100nm时，提取效率与不存在平坦层8的情况相比提高了约3％。此外，从表2和图6，可以看出即使当透明电极层7具有较大厚度时，光束也可以通过采用平坦层8中的波导模式传播而被提取。
表3
| 项目 | 值 | 项目 | 值 |
| 蓝宝石衬底折射率 | 1.77 | ||
| n型半导体折射率 | 2.5 | n型半导体层厚度 | 7μm |
| 发光层折射率 | 2.5 | 发光层厚度 | 20nm |
| p型半导体折射率 | 2.5 | p型半导体层厚度 | 120nm |
| 透明电极层折射率 | 1.9 | 透明电极层厚度 | 140nm |
| 平坦层折射率 | 2.4 | 平坦层厚度 | 0-150nm |
| 不平坦结构层折射率 | 2.4 | 不平坦结构层厚度 | 0-300nm |
| 不平坦结构层周期 | 300nm | ||
| 光发射波长 | 450nm |
图7示出采用表3所示的参数的计算结果。在表3中，与表2相比，平坦层8和不平坦层9的折射率从2.2增加到2.4。
如图7清楚示出的，与平坦层8的厚度为0的情况(换言之，不存在平坦层8的情况)相比，当平坦层8的厚度设置为50-150nm时提取效率变得较大。特别地，当平坦层8的厚度设置为100nm时，提取效率与不存在平坦层8的情况相比提高了约4％。
表4
| 项目 | 值 | 项目 | 值 |
| 蓝宝石衬底折射率 | 1.77 | ||
| n型半导体折射率 | 2.5 | n型半导体层厚度 | 7μm |
| 发光层折射率 | 2.5 | 发光层厚度 | 20nm |
| p型半导体折射率 | 2.5 | p型半导体层厚度 | 120nm |
| 透明电极层折射率 | 1.9 | 透明电极层厚度 | 140nm |
| 平坦层折射率 | 2.5 | 平坦层厚度 | 0-150nm |
| 不平坦结构层折射率 | 2.5 | 不平坦结构层厚度 | 0-300nm |
| 不平整结构层周期 | 250nm | ||
| 光发射波长 | 450nm |
图8示出采用表4所示的参数的计算结果。在表4中，与表3相比，平坦层8和不平坦层9的折射率从2.4增加到2.5，且不平坦层9的周期从300nm缩短为250nm。
如图8清楚示出的，与平坦层8的厚度为0的情况(换言之，不存在平坦层8的情况)相比，当平坦层8的厚度设置为50-150nm时提取效率变得较大。特别地，当平坦层8的厚度设置为150nm时，提取效率与不存在平坦层8的情况相比提高了约6％。
根据图5至图8所示的计算结果，测试了平坦层8的四种类型的厚度，即，0nm、50nm、100nm、150nm。上述任何情况下，随着厚度从0nm、50nm和100nm增加，提取效率被改善。然而，当厚度是150nm至100nm时，提取效率呈现出相同或稍微减小的趋势。因此，当采用的厚度超过150nm时，效果被认为是劣化了。因此，可以说平坦层8的厚度优选设置为等于或小于150nm。
优选地，透明电极层5的厚度等于或大于从发光层3提供的光的波长的1/4。随着透明电极层具有更大的厚度，通过将电阻值降低那样的量而使电能损耗降低。因此，虽然考虑在传统技术中厚度常常设置为等于或大于150nm，但是仍需要将透明电极层的厚度设置为等于或小于光束的波长的1/4(换言之，等于或小于约50nm)以抑制透明电极层5的全反射。因此，由于其不利于传统技术中能耗的减小，所以是不利的。考虑将透明电极层5的厚度设置为从发光层3提供的光的波长的1/4或更大不能被传统技术接纳。根据本发明，由于将透明电极层的厚度设置为高至等于或大于光束的波长的1/4是有效的，因此将透明电极层5的厚度设置在此范围内提供传统技术不能获得的有利特性。
特别地，透明电极层5的厚度优选设置为等于或大于70nm。这样大厚度的透明电极层能降低电阻值，进而降低能耗。
尽管已经详细地描述和示出了本发明，但是应该清楚理解该描述和示出只是仅为说明和示例性的而不作为对本发明的限制，本发明的范围根据所附权利要求解释。
本申请基于2011年10月4日提交日本专利局的日本专利申请第2011-220137号，其全部内容引用结合于此。
Claims (8)
1.一种发光元件，包括：
衬底；
发光层，布置在所述衬底的表面上，处于在厚度方向上夹在导电类型彼此不同的两个半导体层之间的状态；
透明电极层，布置为与所述两个半导体层中位于远离所述衬底的一个相交叠；
平坦层，由透明材料制成，所述透明材料具有比所述透明电极层高的折射率，且所述平坦层设置为覆盖所述透明电极层的上表面的至少一部分；以及
不平坦层，布置在所述平坦层的上侧上。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述不平坦层包括突起和间隔，且所述突起由与所述平坦层的材料相同的材料形成。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述平坦层的材料的折射率等于或大于2.2。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述平坦层由TiO2为主要材料而形成。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述平坦层的厚度等于或大于30nm且等于或小于150nm。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述透明电极层的厚度等于或大于70nm。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述平坦层的厚度为允许光束在所述平坦层中传播的厚度。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述透明电极层的厚度等于或大于从所述发光层提供的光的波长的1/4。
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