CN103078027A

CN103078027A - 一种具有电流阻挡层的发光二极管

Info

Publication number: CN103078027A
Application number: CN2013100388830A
Authority: CN
Inventors: 王汉华; 项艺; 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电流阻挡层的发光二极管，从下至上依次包括衬底、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、电流阻挡层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，其特征在于：所述透明导电层和所述电流阻挡层上均设有开孔结构，用于使所述p电极能通过所述透明导电层和所述电流阻挡层上的开孔结构与所述p型GaN层接触。本发明阻止了因p电极正下方的电流流动而造成电流阻塞效应，提高了发光强度；避免了活性层发出的光在p电极正下方被吸收，提高了光提取效率；增加了电极的粘附性，避免电极脱落的风险；使n电极和p电极颜色一致，方便下游芯片封装厂的自动作业。

Description

一种具有电流阻挡层的发光二极管

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电流阻挡层的发光二极管。

背景技术

LED芯片结构表面的金属电极能使电流更好地扩展，但是其光子位于光射出的路径上时会被接触的金属吸收或反射，反射回去的光子有被吸收的可能，不利于提高光输出效率。为解决这个问题，本行业普遍的做法是在LED芯片结构中加设电流阻挡层，用以避免注入电流直接流经P-pad电极之下，并扩大其流经组件外部的接触范围。如图1所示，传统的LED芯片结构依次设有衬底、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、电流阻挡层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，特别地，电流阻挡层在电极的正下方。在本技术领域，传统的电流阻挡层采用氧化物材料，如SiO2、TiO2或其组合。

然而由于金属电极和氧化物的粘附性很差，若直接在ITO（透明导电层）上或电流阻挡层上沉积金属粘附性较差，同时电流阻挡层引入的高低差也会进一步放大粘附不良效应。如此一来，若芯片长时间应用在高温、高湿度环境下，会有电极脱落的风险。而另一方面，p区电极直接和氧化物接触，而n区电极直接和GaN接触，会造成p电极和n电极之间的颜色差异，会影响下游芯片封装厂自动作业的影像教导。因此，本发明提出了一种新的具有电流阻挡层的发光二极管。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有电流阻挡层的发光二极管，用于解决传统发光二极管粘附力不强、发光强度不高、电极颜色不一致等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有电流阻挡层的发光二极管，从下至上依次包括衬底、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、电流阻挡层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，所述透明导电层和所述电流阻挡层上均设有开孔结构，用于使所述p电极能通过所述透明导电层和所述电流阻挡层上的开孔结构与所述p型GaN层接触。

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，所述电流阻挡层采用SiO₂、Si₃N₄或TiO₂中任意一种材料或采用由SiO₂、Si₃N₄和TiO₂中任意多种组合而成的材料。

进一步，所述电流阻挡层镶嵌在所述p型GaN层中或生长在所述p型GaN层表面。

进一步，所述电流阻挡层的厚度为10nm－2000nm。

进一步，所述开孔结构中，所述透明导电层和所述电流阻挡层的开孔结构均为孔洞形状，且所述透明导电层的孔洞比所述电流阻挡层的孔洞大。

进一步，所述p电极焊盘直径大于所述透明导电层的开孔结构的孔径。

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，所述衬底下面还依次设有DBR层和金属层。

进一步，所述衬底为图形衬底。

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、阻止了因p电极正下方的电流流动而造成电流阻塞效应，提高了发光强度；

二、避免了活性层发出的光在p电极正下方被吸收，提高了光提取效率；

三、增加了电极的粘附性，避免了电极脱落的风险；

四、n电极和p电极颜色一致，方便下游芯片封装厂的自动作业。

附图说明

图1为传统的有电流阻档层的发光二极管的结构示意图；

图2为本发明实施例一所述有电流阻档层的发光二极管的结构示意图；

图3为本发明图2所述发光二极管的俯视图；

图4为本发明实施例二所述有电流阻档层的发光二极管的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、衬底，2、缓冲层，3、非掺杂GaN层，4、n型GaN层，5、n电极，6、有源层，7、p型GaN层，8、电流阻挡层，9、透明导电层，10、p电极，11、电子阻挡层，12、DBR层，13、金属层，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，实施例一是一种具有电流阻挡层的发光二极管，共基本结构为：从下至上依次包括衬底1、缓冲层2、非掺杂GaN层3、n型GaN层4、n型GaN层4上形成的n电极5、有源层6、p型GaN层7、电流阻挡层8、透明导电层9和透明导电层9上形成的p电极10，在所述透明导电层9和所述电流阻挡层8上设有开孔结构，用于使所述p电极10能通过所述透明导电层9和所述电流阻挡层8上的开孔结构与所述p型GaN层7接触。

在实施例一中，所述电流阻挡层8镶嵌在所述p型GaN层7中。

在上述基础结构的基础上，实施例一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6与所述p型GaN层7间插入电子阻挡层11；在所述衬底1下面依次设有DBR层12和金属层13；所述衬底采用图形衬底；在所述p电极10和所述n电极5上设置保护层14。

对于上述的电流阻挡层8，其采用SiO₂、Si₃N₄或TiO₂中任意一种材料或采用由SiO₂、Si₃N₄和TiO₂中任意多种组合而成的材料，且厚度为10nm－2000nm。

如图3所示，对于上述开孔结构，需使所述透明导电层9的孔洞比所述电流阻挡层8的孔洞大，且所述p电极10焊盘的直径大于所述透明导电层9的开孔结构的孔径，这样才能保证所述p电极10能通过所述透明导电层9和所述电流阻挡层8上的开孔结构与所述p型GaN层7接触。

如图4所示，实施例二的发光二极管的结构与实施例一类似，区别在于实施二中所述电流阻挡层8生长在所述p型GaN层7表面，并没有镶嵌在所述p型GaN层7中。

本发明的实施例一和实施例二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。

通过本发明，不但保留了传统电流阻挡层的电流阻挡效果，避免注入电流直接流经p电极之下，而且通过开孔的设置，克服金属和氧化物之间接触不牢的问题，使p电极直接和p型GaN层接触，增加电极的粘附性，开孔的设置还限制了p电极的横向自由度，进一步增加电极的粘附性。而且，p电极和n电极一样，都是电极在GaN上方，避免电极不一致问题，方便下游厂商自动作业的影像教导。

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

1.一种具有电流阻挡层的发光二极管，从下至上依次包括衬底、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、电流阻挡层、透明导电层和透明导电层上形成的p电极，其特征在于：所述透明导电层和所述电流阻挡层上均设有开孔结构，用于使所述p电极能通过所述透明导电层和所述电流阻挡层上的开孔结构与所述p型GaN层接触。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层采用SiO₂、Si₃N₄或TiO₂中任意一种材料或采用由SiO₂、Si₃N₄和TiO₂中任意多种组合而成的材料。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层镶嵌在所述p型GaN层中或生长在所述p型GaN层表面。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层的厚度为10nm－2000nm。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层和所述电流阻挡层的开孔结构均为孔洞形状，且所述透明导电层的孔洞比所述电流阻挡层的孔洞大。

6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述p电极焊盘的直径大于所述透明导电层的开孔结构的孔径。

7.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。

8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底下面还依次设有DBR层和金属层。

9.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。

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。