CN103078024A

CN103078024A - 一种具有反射镜结构的发光二极管

Info

Publication number: CN103078024A
Application number: CN2013100374255A
Authority: CN
Inventors: 项艺; 王汉华; 杨新民; 靳彩霞; 董志江
Original assignee: Diyuan Photoelectric Science & Technology Co Ltd Wuhan
Current assignee: Diyuan Photoelectric Science & Technology Co Ltd Wuhan
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种具有反射镜结构的发光二极管，一种具有反射镜结构的发光二极管，从下至上依次包括金属层、DBR层分布式布拉格反射镜、衬底、缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、n型GaN层上形成的n电极、有源层、p型GaN层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，其特征在于：所述金属层和所述DBR层分布式布拉格反射镜之间插入有一层用于增加DBR层和金属层的粘附性的过渡层，且所述金属层、所述过渡层和所述DBR层构成所述发光二极管的反射镜结构。本发明的发光二极管，其采用Ag金属层反射层，不需要Au阻挡，节省Au的用量；同时Ag的反射率比Al高，因此有利于提高反射率；同时，由于插入了过渡层，解决了Ag和DBR层粘附性不好、易脱落的问题。

Description

一种具有反射镜结构的发光二极管

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，特别是涉及一种具有反射镜结构的发光二极管。

背景技术

LED的发光效率受限于外量子效率，而外量子效率是由内量子效率和光提取效率共同决定的。内量子效率取决于晶格缺陷、掺杂效率和欧姆接触性能等。随着MOCVD工艺的不断发展，内量子效率已经达到80%～90%，而光提取效率目前只有40%左右，存在很大的改善空间。导致光提取效率低的一个重要原因是芯片背面（蓝宝石）和封装胶（绝缘胶或银胶）直接接触，从有源层发出的光从背面折射出来后直接被封装胶吸收掉。因此在蓝宝石背面增加一层反射层，从有源层发出的光从背面折射出来后，经过反射层的反射，改变光的行走路线，从芯片正面岀射来。

目前主流方法是在衬底背面制作DBR层和金属层，金属层材料主要选择Al、Cr、Pt、Au，其中Al作为主要反射金属层，Cr、Pt、Au用来保护Al不受氧化，但是在所有金属材料中，Al的反射率有90%，而Ag的反射率则大于98%，因此Ag取代Al作为背镀金属层成为大势所趋，但另一方面由于Ag和DBR（distributed Bragg reflection，分布式布拉格反射镜）层氧化物的粘附存在很大问题，导致在DBR层上直接镀Ag会导致Ag的脱落。针对该问题，本发明提出了一种新的具有反射镜结构的发光二极管。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有反射镜结构的发光二极管，用于解决传统发光二极管反射率低、膜层粘附力低等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有反射镜结构的发光二极管，从下至上依次包括金属层、DBR层、衬底、缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、n型GaN层上形成的n电极、有源层、p型GaN层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，所述金属层和所述DBR层之间插入有一层用于增加DBR层和金属层的粘附性的过渡层，且所述金属层、所述过渡层和所述DBR层构成所述发光二极管的反射镜结构。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述金属层材料包括Ag和Cr，且Cr用于保护Ag不受氧化。

进一步，所述DBR层由高折射率材料和低折射率材料交替组合构成。

进一步，所述高折射率材料是TiO₂或Ta₂O₅，所述低折射率材料是SiO₂。

进一步，所述过渡层材料采用与Ag化学性质相近的金属氧化物，包括AgO或Al₂O₃。

进一步，所述过渡层的厚度为1nm－10nm。

进一步，采用化学抛光工艺提高所述衬底的平整度。

进一步，所述衬底为图形衬底。

进一步，所述有源层与所述p型GaN层间插入有电子阻挡层。

进一步，采用金属化学有机物气相沉积技术或分子束外延技术依次逐层生长上述技术方案中的发光二极管的外延结构。

本发明的有益效果是：主要包括以下几点：

一、成本低，且采用Ag金属反射层，不需要Au阻挡，节省Au的用量；

二、Ag的反射率比Al高，因此提高了发光二极管的反射率；

三、粘附性好，解决Ag和DBR层粘附性不好、易脱落的问题。

附图说明

图1为传统的发光二极管的结构示意图；

图2为本发明所述有反射镜结构的发光二极管的结构示意图；

图3为实施例中不同反光二极管的反射效果图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、金属层，2、DBR层层，3、衬底，4、缓冲层，5、非掺杂GaN层，6、n型GaN层，7、n电极，8、有源层，9、p型GaN层，10、透明导电层，11、p电极，12、过渡层，13、电子阻挡层，14、保护层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图2所示，本实施例是一种具有反射镜结构的发光二极管，从下至上依次包括金属层1、DBR层2、衬底3、缓冲层4、非掺杂GaN层5、n型GaN层6、n型GaN层6上形成的n电极7、有源层8、p型GaN层9、透明导电层10和透明导电层10上形成的p电极11，所述金属层1和所述DBR层2之间插入有一层用于增加DBR层2和金属层1的粘附性的过渡层12，且所述金属层1、所述过渡层12和所述DBR层2构成所述发光二极管的反射镜结构。

在上述基础结构的基础上，本实施例可以对发光二极管的结构进行多种常规改进，包括：在所述有源层8与所述p型GaN层9间插入电子阻挡层13；所述衬底采用图形衬底；在所述p电极11和所述n电极7上设置保护层14。

对于上述的发光二极管，所述金属层材料包括Ag和Cr，且Cr用于保护Ag不受氧化。

所述DBR层由高折射率材料和低折射率材料交替组合构成，且所述高折射率材料可以是TiO₂或Ta₂O₅，所述低折射率材料可以是SiO₂。

所述过渡层材料采用与Ag化学性质相近的金属氧化物，包括AgO或Al₂O₃，且所述过渡层的厚度为1nm－10nm。

为了进一步提高反射率，需要衬底背面平整度极高，可以通过化学抛光工艺提高所述衬底的平整度，使其糙度在10nm以下。

本实施例的发光二极管的外延结构，可采用金属化学有机物气相沉积技术或分子束外延技术依次逐层生长。

对于本实施例，可通过实验验证本实施例中发光二极管的反射效果，并将其与传统发光二极管的反射效果进行对比，反射效果对比图如图3所示。图3中，实线表示采用传统Al+DBR结构的反射效果，虚线采用本实施例中Ag+DBR结构的反射效果，可知传统Al+DBR结构在40°～55°范围反射率会低于90%，本实施例的Ag+DBR结构的反射率则在95%以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有反射镜结构的发光二极管，从下至上依次包括金属层、DBR层、衬底、缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、n型GaN层上形成的n电极、有源层、p型GaN层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，其特征在于：所述金属层和所述DBR层之间插入有一层用于增加DBR层和金属层的粘附性的过渡层，且所述金属层、所述过渡层和所述DBR层构成所述发光二极管的反射镜结构。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属层材料包括Ag和Cr，且Cr用于保护Ag不受氧化。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述DBR层由高折射率材料和低折射率材料交替组合构成。

4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述高折射率材料是TiO₂或Ta₂O₅，所述低折射率材料是SiO₂。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述过渡层材料采用与Ag化学性质相近的金属氧化物，包括AgO或Al₂O₃。

6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述过渡层的厚度为1nm－10nm。

7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，采用化学抛光工艺提高所述衬底的平整度。

8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底为图形衬底。

9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述有源层与所述p型GaN层间插入有电子阻挡层。

10.根据权利要求1至9中任一所述的发光二极管，其特征在于，采用金属化学有机物气相沉积技术或分子束外延技术依次逐层生长所述发光二极管的外延结构。