CN103178185B - 发光器件 - Google Patents

Abstract

公开一种发光器件。发光器件包括：发光结构，该发光结构包括多个化合物半导体层；以及在发光结构上的光提取结构。光提取结构包括相互交替地布置的多个第一层和多个第二层以具有负折射率。

Description

发光器件

技术领域

实施例涉及一种发光器件。

背景技术

发光二极管（LED）是将电流转换成光的半导体发光器件。

因为半导体发光器件可以获得高亮度的光，所以半导体发光器件已经被广泛地用作用于显示器、车辆或者照明装置的光源。

然而，由于半导体发光器件的特性，很难将半导体发光器件中的光提取到半导体发光器件的外部，使得光提取效率降低。

此外，半导体发光器件可不具有均匀的光效率。

发明内容

实施例涉及一种具有提高的光提取效率的发光器件。

实施例提供一种能够获得均匀的光效率的发光器件。

根据实施例，提供一种发光器件，包括：发光结构，该发光结构包括多个化合物半导体层；以及在发光结构上的光提取结构。光提取结构包括相互交替地布置的多个第一层和多个第二层以具有负折射率。

根据实施例，提供一种发光器件，包括：衬底；在衬底上的第一导电半导体层（conductive semiconductor layer）；在第一导电半导体层上的有源层；在有源层上的第二导电半导体层；以及在第二导电半导体层上的光提取结构，其中第一导电半导体层是n型半导体层并且第二导电半导体层是p型半导体层。光提取结构包括相互交替地布置的多个第一层和多个第二层以具有负折射率。第一层是电介质层（dielectric layer）并且第二层是金属层。第一层和第二层中的至少一个具有0.2λ_p的厚度，其中λ_p表示第二层的等离子体频率。

根据实施例，提供一种发光器件，包括：第一导电半导体层；在第一导电半导体层之下的有源层；在有源层之下的第二导电半导体层；在第二导电半导体层之下的电极层；以及在第一导电半导体层上的光提取结构。第一导电半导体层是n型半导体层并且第二导电半导体层是p型半导体层。光提取结构包括相互交替地布置的多个第一层和多个第二层以具有负折射率。第一层是电介质层并且第二层是金属层。第一层和第二层中的至少一个具有0.2λ_p的厚度，其中λ_p表示第二层的等离子体频率。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的横向型发光器件的截面图；

图2是示出在图1中描述的光提取结构的视图；

图3a和图3b是图示根据折射率的光的传播的视图；

图4a至图4c是图示光传播的机制的视图；

图5是示出在图1中描述的另一个光提取结构的视图；

图6是示出根据第二实施例的倒装型发光器件的截面图；

图7是示出根据第三实施例的垂直型发光器件的截面图；

图8是示出根据第四实施例的横向型发光器件的截面图；

图9是示出在图8中描述的光提取结构的视图；

图10是示出光的传播和电流扩展的视图；

图11是示出根据第五实施例的横向型发光器件的截面图；

图12是示出在图11中描述的光提取结构的视图；

图13是示出光的传播和电流扩展的视图；

图14是示出根据第六实施例的垂直型发光器件的截面图；

图15是示出根据实施例的显示装置的分解透视图；

图16是示出根据实施例的显示装置的视图；以及

图17是示出根据实施例的照明设备的视图。

具体实施方式

在下面实施例的描述中，将会理解的是，当层（或膜）、区、图案或结构被称为在另一衬底、另一层（或膜）、另一区、另一焊盘或者另一图案“上”或“之下”时，它能够“直接”或“间接”在另一衬底、层（或膜）、区、焊盘或图案上，或者也可以存在一个或多个中间层。已经参考附图描述了层的这种位置。

在下文中，将会参考附图描述实施例。为了方便或清楚起见，附图中所示的每层的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示意性绘制。另外，元件的尺寸没有完全反映真实尺寸。

图1是示出根据第一实施例的横向型发光器件的截面图。

参考图1，横向型发光器件10可以包括衬底11、发光结构19、光提取结构27、第一电极31以及第二电极33。

根据第一实施例的发光器件10可以进一步包括导电层21，该导电层21被插入在发光结构19和光提取结构之间，但是实施例不限于此。导电层21是由透明的导电材料形成的。

发光结构19可以包括多个化合物半导体层。化合物半导体层可以包括第一导电半导体层13、有源层15以及第二导电半导体层17，但是实施例不限于此。

为了减少由于衬底11和第一导电半导体层13之间的晶格常数差导致的晶格失配，发光器件10可以进一步包括缓冲层（未示出），该缓冲层被布置在衬底11和第一导电半导体层13之间，但是实施例不限于此。

缓冲层防止在形成在衬底11上的发光结构中产生诸如裂缝、空隙、颗粒以及弯曲的缺陷。

虽然在附图中未描述，但是不具有掺杂物的非导电半导体层可以进一步被布置在缓冲层和第一导电层13之间，但是实施例不限于此。

可以利用II-VI族或者III-V族化合物半导体材料来形成缓冲层、第一导电半导体层13、有源层15以及第二导电半导体层17，但是实施例不限于此。

基于氮化物的材料可以被用作化合物半导体材料，但是实施例不限于此。

例如，化合物半导体层可以包括基于氮化物的材料与Al、In以及Ga中的至少一个的化合物。

可以利用优良的导热性和/或透射率的材料来形成衬底11，但是实施例不限于此。例如，可以利用从Al₂O₃、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP以及Ge的组中选择的至少一个来形成衬底11，但是实施例不限于此。

第一导电半导体层13可以被形成在衬底11或者缓冲层上。

例如，第一导电半导体层13可以是包括n型掺杂物的n型半导体层，但是实施例不限于此。例如，第一导电半导体层13可以包括AlGaN或者GaN，但是实施例不限于此。n型掺杂物可以包括Si、Ge或者Sn，但是实施例不限于此。

第一导电半导体层13可以用作用于将例如电子的第一载体提供给有源层15的导电层，并且可以用作防止例如空穴的第二载体迁移到缓冲层的势垒层（barrier layer）。

当高浓度掺杂物被掺杂到第一导电半导体层13时，第一导电半导体层13可以用作导电层，电子通过该导电层自由地移动。

当第一导电半导体层13是由具有等于或者大于有源层15的带隙的化合物半导体材料形成时，第一导电半导体层13可以执行防止空穴迁移到缓冲层的势垒层的功能。

有源层15可以被形成在第一导电半导体层13之下。

例如，有源层15可以通过从第一导电半导体层13提供的电子和从第二导电半导体层17提供的空穴的复合来发射紫外光。为了产生紫外光，有源层15必须至少具有宽的带隙。

有源层15可以包括SQW（单量子阱）结构、MQW（多量子阱）结构、量子线结构或者量子点结构中的一个。

有源层15可以由从由GaN、InGaN、AlGaN以及AlInGaN组成的组中选择的一个形成，或者可以通过周期地重复它们来形成。

根据实施例的有源层15可以产生具有在365nm至488nm的范围内的波长的紫外光，但是实施例不限于此。

例如，根据实施例的有源层15可以产生具有365nm、405nm以及488nm的波长的紫外光中的一种。

第二导电半导体层17可以被形成在有源层15上。例如，第二导电半导体层17可以是包括p型掺杂物的p型半导体层，但是实施例不限于此。第二导电半导体层17可以包括AlGaN或者GaN，但是实施例不限于此。p型掺杂物可以包括Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba，但是实施例不限于此。

第二导电半导体层17可以用作向有源层15供应空穴的导电层。

第二导电半导体层17被掺杂有高浓度的掺杂物以用作允许空穴自由移动的导电层。

例如，第二导电半导体层17可以包括AlGaN或者GaN，但是实施例不限于此。

为了防止有源层15的电子迁移到第二导电半导体层17，第三导电半导体层可以被插入在有源层15和第二导电半导体层17之间，但是实施例不限于此。

更加详细地，电子阻挡层可以被插入在有源层15和第二导电半导体层17之间，以便于更加可靠地防止有源层15的电子迁移到第二导电半导体层17，但是实施例不限于此。

例如，第三导电半导体层和电子阻挡层可以包括AlGaN，但是实施例不限于此。

例如，电子阻挡层可以至少具有比第二导电半导体层或者第三导电半导体层大的带隙，但是实施例不限于此。

例如，当第三导电半导体层和电子阻挡层包括AlGaN时，电子阻挡层可以具有比第三导电半导体层高的Al的含量，使得电子阻挡层可以具有比第三导电半导体层大的带隙，但是实施例不限于此。

导电层21可以被形成在第二导电半导体层17上。导电层21可以用作下述导电层，该导电层用于获得将电力提供给比第二导电半导体层17大的区域的扩展效果。导电层21可以是由透明材料形成，使得光朝向外部从中通过。

导电层21可以由透明导电材料来形成，透明导电材料包括从由ITO、IZO（In-ZnO）、GZO（Ga-ZnO）、AZO（Al-ZnO）、AGZO（Al-GaZnO）、IGZO（In-Ga ZnO）、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au以及Ni/IrOx/Au/ITO组成的组中选择的至少一个，但是实施例不限于此。

光提取结构27可以被形成在导电层21上。

光提取结构27允许将光从发光器件10输出而没有使光保留在发光器件中，使得可以提高光提取效率。

从有源层15产生的光可以在所有方向上行进。光的一部分可以经由第一导电半导体层13行进到衬底11，并且光的另一部分可以经由第二导电半导体层17行进到导电层21。

发光结构19可以具有比外部空气大的折射率。例如，发光结构19可以具有在2至4的范围内的折射率。因此，行进到第二导电半导体层17或者导电层21的光可以被输出到外部并且可以被反射到发光结构19的内部。即，相对于第二导电半导体层17或者导电层21以等于或者大于预定角的入射角（α1）入射的光没有被输出到外部，而是被全反射到内部。

换言之，如在图3a中所示，当光入射在具有大于零（0）的折射率的介质上时，以17°或者以上入射的光可以被全反射到内部。

相比之下，如在图3b中所示，当光入射在具有小于零的折射率（在下文中，被称为负折射率）的介质上时，以90°或者以上入射的光仅可以被全反射。

如在图3a和图3b中所示，当使用具有负折射率的介质时，大部分光可以被输出到外部。

光提取结构可以被设计成具有负折射率，使得光提取效率可以被最大化。

如在图2中所示，光提取结构27可以包括其中布置了金属层23a和23b以及电介质层25的多层。

金属层23a和23b可以是由金属材料形成。例如，金属层23a和23b可以包括从由铝（Al）、钛（Ti）、铬（Cr）、镍（Ni）、铂（Pt）、金（Au）、钨（W）、铜（Cu）以及钼（Mo）组成的组中选择的一个，但是实施例不限于此。

透明的基于氧化物的材料、透明的基于氮化物的材料或者透明的基于碳化物的材料可以被用作电介质层25。

透明的基于氧化物的材料可以包括从ITO、IZO（In-ZnO）、GZO（Ga-ZnO）、AZO（Al-ZnO）、AGZO（Al-Ga ZnO）、IGZO（In-Ga ZnO）、IrOx、RuOx、SiO₂以及SiO_x组成的组中选择的至少一个，但是实施例不限于此。

在这些基于氧化物的材料当中，ITO、IZO（In-ZnO）、GZO（Ga-ZnO）、AZO（Al-ZnO）、AGZO（Al-Ga ZnO）、IGZO（In-Ga ZnO）、IrOx以及RuOx可以用作执行电流扩展功能的导电层。

例如，透明的基于氮化物的材料可以是Si₃N₄或者Si_xN_y，但是实施例不限于此。

SiO₂、SiO_x、Si₃N₄或者Si_xN_y可以用作绝缘层。

例如，透明的基于碳化物的材料可以包括SiC，但是实施例不限于此。

虽然在图2中仅描述了包括第一金属层23a、电介质层25以及第二金属层23b的三层结构，但是根据实施例的光提取结构27可以包括具有三层或者更多层的多层。

即，如在图5中所示，实施例的光提取结构27A可以包括其中相互交替地布置了多个金属层101和多个电介质层103的多层结构。

多层中的最下层和最上层可以是金属层101。

金属层101可以确定光的透射率。即，根据金属层101的设计，光可以从中透射或者在其中被吸收。

在下文中，为了方便起见将描述金属层23a和23b与电介质层25。

如在图4a至图4c中所示，根据金属材料的种类，金属层23a和23b具有典型的等离子体频率（ω_p）和典型的等离子体动量（k_p）。

因此，根据材料的种类可以确定光的典型波长或者频率（ω）。

另外，在关于光提取结构27中的金属层23a和23b或者电介质层25的表面的水平方向上可以存在z轴动量（k_z），并且在关于光提取结构27中的金属层23a和23b或者电介质层25的表面的垂直方向上可以存在x轴动量（k_x）。

在这样的情况下，如在图4a和图4b中所示，根据如在带II的区中所示的z轴动量（k_z）当光频率（ω）与等离子体频率（ω_p）的比率近似于0.6时，金属层23a和23b具有负折射率特性。

在图4c中，水平轴表示z轴动量（k_z）到等离子体动量（k_p），并且垂直轴表示x轴动量（k_x）到等离子体动量（k_p）。

如在图4c中所示，相对于z轴动量，金属层23a和23b具有负折射率特性。

虽然光以几乎90°入射在光提取结构27上，但是由于负折射率特性，光可以不朝向光提取结构27的内部反射，而是朝向光提取结构27的外部输出。

为了允许第一实施例的光提取结构27具有负折射率特性，金属层23a和23b以及电介质层25都具有0.2λ_p的厚度，其中λ_p表示金属层23a和23b的等离子体频率（ω_p），但是实施例不限于此。

因为λ_p根据金属层23a和23b的材料而变化，所以金属层23a和23b以及电介质层25的厚度可以根据被用于金属层23a和23b的金属材料而变化。

例如，当银（Ag）被用作金属材料时，银Ag的等离子体波长（λ_p）可以是大约137.61nm。在这样的情况下，金属层23a和23b以及电介质层25的厚度可以是0.2*137.61=27.522nm。

金属层23a和23b以及电介质层25的厚度可以相同或者不同。

例如，虽然金属层23a和23b的厚度是0.2λ_p，但是电介质层25可以被设计成具有大于或者小于0.2λ_p的厚度，但是实施例不限于此。

因此，根据有源层15的光的波长可以选择金属层23a和23b以及电介质层25的材料和厚度。因此，看起来好像光提取结构27具有负折射率的特性，并且尽管是不透明的金属层23a和23b，但是光也可以从中透射。由于具有负折射率的特性的光提取结构27，光没有被全反射而是被输出到外部，使得可以显著地提高光提取效率。

例如，当对于具有365nm和405nm的波长的光，银（Ag）被用作金属层23a和23b并且ITO和Si₃N₄中的一个被用作电介质层25时，通过其中布置了金属层23a和23b以及电介质层25的光提取结构27可以容易地朝向外部来提取光。

例如，当银（Ag）被用作金属层23a和23b并且SiC被用作电介质层25时，通过其中布置了金属层23a和23b以及电介质层25的光提取结构27可以容易地朝向外部来提取具有488nm波长的光。

相对于在垂直方向，即，垂直于光提取结构27的顶表面的方向上对准的垂直界面表面，入射在光提取结构27上的光可以朝向外部反射。

例如，当在对角线方向上光入射到光提取结构27的左下部时，光可以相对于垂直界面表面在对角线方向上朝向光提取结构27的左上部反射，并且朝向外部输出。在这样的情况下，入射光的入射角（α1）和反射光到垂直界面表面的反射角（α2）可以彼此相等或者不同，但是实施例不限于此。

第一电极31可以被形成在第一导电半导体层13上，并且第二电极33可以被形成在发光结构19上，即，第二导电半导体层17上。

当光提取结构27的电介质层25是诸如ITO的导电材料时，第二电极33可以被形成在光提取结构27上。

相比之下，当光提取结构27的电介质层25是诸如SiC的非导电材料时，第二电极33可以被形成为允许第二电极33的后表面接触第二导电半导体层17。在这样的情况下，例如，第二电极33可以通过光提取结构27接触导电层21或者通过光提取结构27和导电层21接触第二导电半导体层17。

因为第二电极33的顶表面必须执行用于供应电力的焊盘的功能，所以第二电极33的顶表面可以具有比导电层21或者光提取结构27的通孔大的尺寸。

第二电极33可以具有第一后表面36和第二后表面38。第一后表面36可以通过光提取结构27和导电层21接触第二导电半导体层17。第二后表面38可以接触光提取结构27，即，作为光提取结构27的最上层的金属层23b的顶表面的一部分。

如上所述，第二电极33可以被形成为穿过光提取结构27或者导电层21，使得可以提高第二电极33的粘附强度。

同时，为了防止发光结构19的侧表面电短路，即，第一导电半导体层13和第二导电半导体层17之间电短路，保护层29可以被形成在发光结构19的至少一个侧表面上。

保护层29可以被形成在发光结构19的侧表面和其中形成了第二电极33的光提取结构27的顶表面的边缘区域上。

保护层29可以是由低导电材料或者具有优良的透明性的绝缘材料形成。保护层29可以由从由Si_xO_y、Si₃N₄、Si_xN_y、Al₂O₃以及TiO₂组成的组中选择的至少一个来形成，但是实施例不限于此。

在第一实施例中，其中布置了金属层23a和23b以及电介质层25的光提取结构27被形成为将光反射到外部，而不是内部，使得光提取效率可以被最大化。

虽然在与上述第一实施例有关的附图中没有进行描述，但是光提取结构可以进一步被形成在第一导电半导体层13上，在该第一导电半导体层13上形成第一电极31，使得，当来自于有源层15的光行进到衬底11、在衬底11处反射并且行进到第一导电半导体层13时，光可以更多地输出到外部。即，除了第一电极31之外，光提取结构可以被形成在第一导电半导体层13的整个表面上。此外，第一电极31可以穿过光提取结构来接触第一导电半导体层13的顶表面。

图6是示出根据第二实施例的倒装型发光器件的视图。

第二实施例与第一实施例基本上相同，不同之处在于使用反射层35替代导电层21，光提取结构27被形成在衬底11上并且发光器件被翻转来使用。

在第二实施例中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施例相同的组件，并且其详情将会被省略。

参考图6，根据第二实施例的倒装型发光器件10A可以包括衬底11、发光结构19、反射层35、光提取层27以及第一电极31和第二电极33。

与第一实施例相类似，虽然在图6中没有描述，但是可以形成保护层以防止发光结构19的侧表面电短路。

根据第一实施例的发光器件10可以具有允许光通过第二导电半导体层17和导电层21被输出到外部的结构。

相比之下，根据第二实施例的发光器件可以具有允许光通过衬底11被输出到外部的结构。

因此，光提取结构27可以被形成在衬底11上以将更多的行进到衬底11的光输出到外部。

因为在第一实施例中已经详细地描述了光提取结构27的配置和操作功能，所以关于光提取结构27的详细描述将会被省略。

因为光提取结构27被形成在衬底11上，所以通过衬底11行进到光提取结构27的光不能被全反射到内部，而是相对于在垂直于光提取结构27的顶表面的方向上对准的垂直界面表面被反射到外部。

例如，反射层35可以由具有优良导电性和反射性的金属材料形成。反射层35可以包括从由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf，或者它们的合金组成的组中选择的一个，但是实施例不限于此。

当反射层35不具有优良的导电性时，由于反射层35导致很难将供应给第二电极33的电力提供给第二导电半导体层17。

根据第二实施例，其中布置了金属层23a和23b以及电介质层25的光提取结构27被形成为将光反射到外部，而不是内部，使得光提取效率可以被最大化。

图7是示出根据第三实施例的垂直型发光器件的截面图。

参考图7，沟道层43、电极层45、粘附层47以及导电支撑层49可以被形成在根据第一实施例的横向型发光器件10中的第二导电半导体层17上，并且然后，在将其反转180度之后可以去除衬底11。通过台面蚀刻发光结构19的侧表面可以被形成为倾斜，并且用于提高光提取效率的光提取结构27可以被形成在第一导电半导体层13的顶表面上。然后，保护层51可以被形成在发光结构的侧表面和沟道层43和发光结构19的顶表面的一部分上，并且电极层45可以被形成在发光结构19上。以这样的方式，可以制造根据第三实施例的垂直型发光器件10B。

因为光提取结构27的结构和功能与第一实施例的相同，所以其详细描述将会被省略。

电极层45可以具有反射光的反射特性，并且另外可以是由具有导电性的材料形成以用于将电力供应到发光结构19。例如，电极层45可以由从由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf或者它们的合金组成的组中选择的至少一个形成，实施例不限于此。

导电支撑构件49可以是由具有导电性的材料形成，电流通过该材料流动。例如，导电支撑构件49可以由从由Cu、Au、Ni、Mo以及Cu-W组成的组中选择的至少一个形成，实施例不限于此。

保护层51可以由等同于或者不同于沟道层43的材料形成，实施例不限于此。

通过使用氧化物材料、氮化物材料以及绝缘材料中的一种可以形成沟道层43和/或保护层51。沟道层43和/或保护层51可以由从由ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、GZO、SiO₂、SiO_x、SiO_xN_y、Si₃N₄、Al₂O₃以及TiO₂组成的组中选择的至少一个形成。

与第一实施例的第二电极33相类似，电极53可以延伸通过光提取结构27。即，电极53包括第一后表面和第二后表面，并且第一后表面可以通过光提取结构27与第一导电半导体层13接触。第二后表面可以接触光提取结构27，即，作为光提取结构27的最上层的金属层23b的顶表面的一部分。

如上所述，电极53的第一后表面接触光提取结构27的内表面和第一导电半导体层13的外表面，并且电极的第二后表面接触金属层23b的顶表面的一部分，使得可以提高电极53的粘附性能。

同时，用于防止电流集中在垂直方向上的电流阻挡层41可以被形成为在垂直方向上叠加在电极53上。

电流阻挡层41可以由与保护层51和沟道层43中的至少一个的材料相同或者不同的材料形成，但是实施例不限于此。

图8是示出根据第四实施例的横向型发光器件的截面图。

第四实施例与第一实施例非常类似，不同之处在于金属层23a至23e和电介质层25a至25e的一侧末端接触第二导电半导体层17的顶表面。在第四实施例中，相同的附图标记将会被分配给具有与第一实施例的相同的功能或者结构的组件，并且其详情将会被省略。

参考图8，横向型发光器件10C可以包括衬底11、发光结构19、光提取结构27、第一电极31以及第二电极33。

如在图9中所示，光提取结构27可以包括其中交替布置了金属层23a至23e和电介质层25a至25e的多层。

透明的基于氧化物的材料、透明的基于氮化物的材料或者透明的基于碳化物的材料可以被用作电介质层25a至25e。

当电介质层25a至25e是由基于氧化物的材料形成时，电介质层25a至25e可以与第二导电半导体层17形成欧姆接触。

多层的最下层可以是电介质层25a并且多层的最上层可以是金属层23e。

在第四实施例的光提取结构27中，上层可以被形成为覆盖被放置在上层之下的下层。为此，上层具有大于下层的面积。

例如，作为最下层的第一电介质层25a被形成在第二导电半导体层17的顶表面的一部分上，第一金属层23a被形成为覆盖第一电介质层25a的顶表面和侧表面，第二电介质层25b被形成为覆盖第一金属层23a的顶表面和侧表面，第二金属层23b被形成为覆盖第二电介质层25b的顶表面和侧表面，第三电介质层25c被形成为覆盖第二金属层23b的顶表面和侧表面，第三金属层23c被形成以覆盖第三电介质层25c的顶表面和侧表面，第四电介质层25d被形成为覆盖第三金属层23c的顶表面和侧表面，第四金属层23d被形成为覆盖第四电介质层25d的顶表面和侧表面，第五电介质层25e被形成为覆盖第四金属层23d的顶表面和侧表面，并且第五金属层23e被形成为覆盖第五电介质层25e的顶表面和侧表面。

作为光提取结构27的最下层的第一电介质层25a可以是具有透明性和导电性的电介质层25。在这样的情况下，第一电介质层25a可以由用于与第二导电半导体层17形成欧姆接触的材料形成。因此，被提供给第二电极33的电流可以被扩展为与第一电介质层25a一样大的面积，并且另外可以被注入到第二导电半导体层17中。

根据第四实施例，当上层被形成为覆盖下层的一侧表面时，被形成以覆盖下层的侧表面的上层的一侧末端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

例如，第一金属层23a可以被形成为覆盖第一层的顶表面和一个侧表面，并且另外，从第一电介质层25a的侧表面延伸的第一金属层23a的一侧末端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

例如，第二电介质层25b可以被形成为覆盖第一金属层23a的顶表面和一个侧表面，并且另外，从第一金属层23a的侧表面延伸的第二电介质层25b的一侧末端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

例如，第二金属层23b可以被形成为覆盖第二电介质层25b的顶表面和一个侧表面，并且另外，从第二电介质层25b的侧表面延伸的第二金属层23b的一侧末端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

例如，第三电介质层25c可以被形成为覆盖第二金属层23b的顶表面和一个侧表面，并且另外，从第二金属层23b的侧表面延伸的第三电介质层25c的一侧末端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

以这样的方式，可以形成第三金属层23c至第五金属层23e以及第四电介质层25d和第五电介质层25e。

例如，第五金属层23e覆盖第五电介质层25e的顶表面和一个侧表面，并且另外，从第五电介质层25e的侧表面延伸的第五金属层23e的一侧末端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

被布置在垂直方向上的电介质层25a至25e的每一个的厚度可以被表示为“t1”，并且被布置在垂直方向上的金属层23a至23e的每一个的厚度可以被表示为“t2”，被布置在水平方向上的电介质层25a至25e的每一个的厚度或者宽度可以被表示为“W1”，并且被布置在水平方向上的金属层23a至23e的每一个的厚度或者宽度可以被表示为“W2”，但是实施例不限于此。

换言之，“W1”可以表示接触第二导电半导体层17的电介质层25a至25e的宽度，并且“W2”可以表示接触第二导电半导体层17的金属层23a至23e的宽度，实施例不限于此。

为了方便起见并且避免混淆，“t1”和“t2”表示厚度并且“W1”和“W2”表示宽度。

在根据第四实施例的光提取结构27中，电介质层25a至25e的厚度t1和宽度W1以及金属层23a至23e的厚度t2和宽度w2可以具有相同的值，但是实施例不限于此。

各个厚度可以具有0.2λ_p，但是实施例不限于此。

在根据第四实施例的光提取结构27中，包括电介质层25b至25e和金属层23a至23e的多个层，以及最下层25a，可以接触第二导电半导体层17。在这样的情况下，多个电介质层25a至25e可以分别与第二导电半导体层17形成欧姆接触。

因此，被提供给第二电极33的电流可以被提供给多个电介质层25a至25e，这多个电介质层25a至25e接触第二电极33、与多个金属层23a至23e交替地形成，并且接触第二导电半导体层17的顶表面。被提供给多个电介质层25a至25e的电流可以被更快速地和更容易地注入到接触各个电介质层25a至25e的第二导电半导体层17，并且可以被相等地提供给第二导电半导体层17的整个区域，使得电流扩展效率可以被最大化并且光效率可以被显著地提高。

如在图10中所示，第四实施例的光提取结构27可以被形成为多层，在该多层中布置电介质层25a至25e和金属层23a至23e，并且其每一层接触第二导电半导体层17，使得光提取效率可以被最大化并且可以获得均匀的光效率。

被包括在光提取结构27中的电介质层25a至25e可以与第二导电半导体层17形成欧姆接触。因此，电流可以通过电介质层25a至25e被容易地注入到第二导电半导体层17中，电介质层25a至25e接触第二导电半导体层17并且与金属层23交替地布置。换言之，由于与金属层23a至23e交替布置的电介质层25a至25e接触第二导电半导体层17，因此可以增加电流注入效率，可以出现电流扩展效果，并且可以提高光效率。

另外，通过指定相互交替布置并且被包括在光提取结构中的电介质层25a至25e和金属层23a至23e中的每一个的厚度,光提取结构27可以具有负折射率和可透性，使得光朝向外部反射而不是全反射到内部，因此光提取效率可以被最大化。

根据第四实施例，其中布置了金属层23a和23b以及电介质层25a至25e的光提取结构27被形成为将光反射到外部，而不是内部，使得光提取效率可以被最大化。

虽然在用于第四实施例的任何附图中没有进行描述，但是当有源层15的光行进到衬底11并且在衬底11上反射使得光行进到第一导电半导体层13时，光提取结构可以被进一步形成在其上形成了第一电极31的第一导电半导体层13上，以便于将更多的光输出到外部。因为在上面已经描述了这个光提取结构，所以详细描述将会被省略。

图11是示出根据第五实施例的横向型发光器件的截面图，并且图12是示出在图11中描述的光提取结构的视图。

第五实施例与第四实施例几乎类似，不同之处在于在光提取结构27中金属层23a至23e的厚度和宽度不同于电介质层25a至25e的厚度和宽度。

在第五实施例中，相同的附图标记将会被分配给与第四实施例相同的组件，并且其详情将会被省略。

如在图11中所示，横向型发光器件10D可以包括衬底11、发光结构19、光提取结构27以及第一电极31和第二电极33。

发光结构19可以包括第一导电半导体层13、有源层15以及第二导电半导体层17。

光提取结构27可以包括多个电介质层25a至25e和多个金属层23a至23e。

光提取结构27的最上层可以是金属层23e，并且光提取结构27的最下层可以是电介质层25a。

在光提取结构27中，上层可以被形成为覆盖被放置在上层之下的下层的顶表面和侧表面，并且从下层的一个侧表面延伸的一个侧端可以接触第二导电半导体层17的顶表面。

这样，可以形成被包括在光提取结构27中的多个电介质层25a至25e和多个金属层23a至23e，使得第二导电半导体层17的整个顶表面可以接触多个电介质层25a至25e和多个金属层23a至23e。

根据该实施例，为了获得电流扩展效果，电介质层25a至25e可以由用于与第二导电半导体层17形成欧姆接触的材料来形成。

为此，电介质层25a至25e可以由基于氧化物的材料形成，实施例不限于此。金属层23a至23e可以由用于与第二导电半导体层17形成肖特基接触的材料来形成。

另外，电介质层25a至25e可以由透明的绝缘材料形成，但是实施例不限于此。

当电介质层25a至25e由用于与第二导电半导体层17欧姆接触的材料形成时，电流通过接触第二导电半导体层17的顶表面的电介质层25a至25e被容易地注入到第二导电半导体层17中，并且另外，电流扩展效果出现，使得可以提高光效率并且可以获得均匀的光。

此外，由于包括多个电介质层25a至25e和多个金属层23a至23e的光提取结构27，因此可以朝向外部反射具有近似于90°的入射角的光，使得光提取效率可以被最大化。

同时，电介质层25a至25e和金属层23a至23e的宽度可以不同于电介质层25a至25e和金属层23a至23e的厚度。电介质层25a至25e的宽度可以彼此相等或者不同。金属层23a至23e的宽度可以彼此相等或者不同。电介质层25a至25e的厚度可以彼此相等或者不同。金属层23a至23e的厚度可以彼此相等或者不同。

例如，电介质层25a至25e的宽度可以被设置为大于电介质层25a至25e或者金属层23a至23e的厚度。

例如，金属层23a至23e的宽度可以被设置为大于电介质层25a至25e或者金属层23a至23e的厚度。

电介质层25a至25e的厚度可以等于金属层23a至23e的厚度，但是实施例不限于此。

电介质层25a至25e的宽度可以等于金属层23a至23e的宽度，但是实施例不限于此。

根据具有上述结构的发光器件，如在图13中所示，随着多个电介质层25a至25e的宽度逐渐变大，其中第二导电半导体层17接触电介质层25a至25e的区域在尺寸上变大，并且电介质层25a至25e与第二导电半导体层17形成欧姆接触，使得可以有助于电流注入到第二导电半导体层17中并且可以增加电流扩展效果，因此可以获得更加均匀的光效率。

图14是示出根据第六实施例的垂直型发光器件的视图。

第六实施例与第三或者第四实施例相类似，不同之处在于在光提取结构27中电介质层25a至25e的厚度和宽度不同于金属层23a至23e的厚度和宽度。

在第六实施例中，相同的附图标记将会被分配给与第三至第四实施例相同的组件，并且其详情将会被省略。

参考图14，根据第六实施例的垂直型发光器件10E可以包括导电支撑构件49、粘附层47、沟道层43、发光结构19、光提取结构27、保护层51以及电极53。

光提取结构27可以包括多个电介质层25a至25e和多个金属层23a至23e。

电介质层25a至25e和金属层23a至23e的厚度（t1和t2）和宽度（W1和W2）可以彼此相等或者不同。

在第六实施例的光提取结构27中，电介质层25a至25e和金属层23a至23e的厚度（t1和t2）和宽度（W1和W2）可以与在第四实施例中一样彼此相等。

在第六实施例的光提取结构27中，电介质层25a至25e和金属层23a至23e的厚度（t1和t2）和宽度（W1和W2）可以与在第四实施例中一样彼此相等。

根据第六实施例，因为包括多个电介质层25a至25e和多个金属层23a至23e的光提取结构27被形成在第一导电半导体层13上，所以光提取效率可以被最大化。

根据第六实施例的光提取结构27，因为多个电介质层25a至25e可以与第一导电半导体层13欧姆接触，所以被提供给电极53的电流通过接触第一导电半导体层13的多个介质层25a至25e被更加容易地注入到第一导电半导体层13中，使得可以增加电流扩展效果，因此可以提高光效率并且可以获得均匀的光。

根据实施例，其中布置了金属层和电介质层的光提取结构被形成为将光反射到外部，而不是内部，使得光提取效率可以被最大化。

根据实施例，因为包括被形成在最下层上的电介质层和金属层的多层以及最下面的电介质层接触发光结构，所以电力可以被提供给发光结构的顶表面的整个区域，使得电流扩展效果可以被最大化并且可以获得均匀的光效率。

根据实施例，可以明显地有助于通过多个金属层将电力供应到发光结构，使得可以明显地提高光效率。

根据实施例的发光器件可以被应用于光单元。光单元可以包括其中布置多个发光器件的结构。光单元可以包括在图15和图16中描述的显示装置，并且在图17中描述的照明装置能够被应用于照明灯、信号灯、车辆的前灯、路标以及指示灯。

图15是示出根据实施例的显示装置的分解透视图。

参考图15，显示装置1000可以包括：导光板1041；发光模块1031，该发光模块1031用于将光提供给导光板1041；反射构件1022，该反射构件1022在导光板1041之下；光学片1051，该光学片1051在导光板1041上；显示面板1061，该显示面板1061在光学片1051上；以及底盖1011，该底盖1011用于容纳导光板1041、发光模块1031以及反射构件1022，但是实施例不限于此。

底盖1011、反射片1022、导光板1041以及光学片1051可以组成光单元1050。

导光板1041扩散光以提供表面光。导光板1041包括透明材料。例如，通过使用诸如PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）的基于丙烯酸的树脂、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PC（聚碳酸酯）、COC或者PEN（聚萘二甲酸乙二酯）树脂可以制造导光板1041。

发光模块1031被布置在导光板1041的至少一个侧表面上以将光供应给导光板1041的至少一侧表面，并且用作包括背光单元的显示装置的光源。

至少一个发光模块1031被提供在底盖1011中以直接或间接地从导光板1041的一侧供应光。发光模块1031可以包括在上面公开的发光器件10和基板1033，并且发光器件10被布置在基板1033上同时以预定的间隔相互隔开。基板1033包括在其顶表面和底表面的至少一个上具有电极焊盘的电路图案。基板1033还可以包括金属芯PCB（MCPCB）或者柔性PCB（FPCB）以及包括树脂的PCB，但是实施例不限于此。如果发光器件10被安装在底盖1011的横向侧或者散热板上，那么可以去除基板1033。散热板的一部分可以接触底盖1011的顶表面。因此，从发光器件10发出的热可以通过散热板被发出到底盖1011。

多个发光器件10被布置为使得光被发射到的出光表面与导光板1041隔开预定的距离，但是实施例不限于此。发光器件10可以将光直接或者间接地提供给导光板1041的一个侧表面，但是实施例不限于此。

反射构件1022可以被布置在导光板1041之下。反射构件1022反射被入射到导光板1041的底表面的光以提供给显示面板1061，从而提高显示面板1061的亮度。例如，反射构件1022可以包括PET、PC或者PVC树脂，但是实施例不限于此。反射构件1022可以用作底盖1011的顶表面，但是实施例不限于此。

底盖1011可以在其中容纳导光板1041、发光模块1031以及反射构件1022。为此，底盖1011具有盒形形状，其具有敞开的顶表面，但是实施例不限于此。底盖1011可以与顶盖（未示出）组合，但是实施例不限于此。

通过使用金属材料或者树脂材料，可以通过按压工艺或者挤压工艺制造底盖1011。此外，底盖1011可以包括具有优良导热性的金属或非金属，但是实施例不限于此。

例如，显示面板1061是LCD面板，该LCD面板包括彼此相对的第一透明衬底和第二透明衬底以及插入在第一透明衬底和第二透明衬底之间的液晶层。偏振板能够附接到显示面板1061的至少一个表面，但是实施例不限于此。显示面板1061通过允许光从中经过或者阻挡光来显示信息。显示装置1000能够被应用于各种便携式终端、笔记本计算机的监视器、膝上型计算机的监视器以及电视。

光学片1051被布置在显示面板1061和导光板1041之间，并且包括至少一个透射片。例如，光学片1051包括从扩散片、水平和垂直棱镜片和亮度增强片组成的组中选择的至少一个。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光集中在显示面板1061上，并且亮度增强片通过重新使用损失的光来提高亮度。另外，保护片能够被提供在显示面板1061上，但是实施例不限于此。

导光板1041和光学片1051能够被提供在发光模块1031的光路中作为光学构件，但是实施例不限于此。

图16是示出根据实施例的显示装置的截面图。

参考图16，显示装置1100包括底盖1152、其上布置了上述发光器件10的基板1120、光学构件1154以及显示面板1155。

基板1120和发光器件10可以组成发光模块1160。另外，底盖1152、至少一个发光模块1160以及光学构件1154可以组成光单元（未示出）。

能够在底盖1151中提供有容纳部分1153，但是实施例不限于此。

光学构件1154可以包括透镜、导光板、扩散片、水平和垂直棱镜片以及亮度增强片中的至少一个。导光板可以包括PC或者PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。导光板能够被省略。扩散片扩散入射光，水平和垂直棱镜片将入射光集中在显示面板1155上，并且亮度增强片通过重新使用损失的光来提高亮度。

光学构件1154被布置在发光模块1160之上，以便于将从发光模块1160发射的光转换为表面光。另外，光学构件1154可以扩散或者聚集光。

图17是示出根据实施例的照明装置的透视图。

参考图17，照明装置1500包括：壳体1510；发光模块1530，该发光模块1530被安装在壳体1510中；以及连接器1520，该连接器1520被安装在壳体1510中以从外部电源接收电力。

优选地，壳体1510包括具有优良散热性能的材料。例如，壳体1510包括金属材料或者树脂材料。

发光模块1530可以包括基板1532和安装在基板1532上的根据实施例的发光器件10。发光器件10被相互隔开，或者以矩阵的形式布置。

基板1532包括印有电路图案的绝缘构件。例如，基板1532包括PCB、MCPCB、FPCB、陶瓷PCB和FR-4基板。

另外，基板1532可以包括有效地反射光的材料。涂层能够形成在基板1532的表面上。这时，涂层具有有效地反射光的白色或者银色。

至少一个光源模块100被安装在基板1532上。光源模块100可以包括至少一个LED（发光二极管）芯片。LED芯片可以包括发射具有红、绿、蓝或者白色的可见射线的光的LED，和发射UV（紫外线）光的UV LED。

发光模块1530可以包括发光器件10的各种组合以提供各种颜色和亮度。例如，能够组合白光LED、红光LED以及绿光LED，以实现高显色指数（CRI）。

连接器1520被电连接到发光模块1530，以将电力供应给发光模块1530。连接器1520具有与外部电源螺纹耦合的插座形状，但是实施例不限于此。例如，能够以被插入到外部电源的插头的形式制备连接器1520，或者通过布线将连接器1520连接到外部电源。

在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中，在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。

虽然已经参照本发明的多个说明性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域的技术人员可以想到将落入本公开的原理的精神和范围内的多个其它修改和实施例。更加具体地，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主题组合布置的组成部件和/或布置中，各种变化和修改都是可能的。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (18)

1.一种发光器件，包括：

发光结构，所述发光结构包括多个化合物半导体层；

光提取结构，所述光提取结构在所述发光结构上；和

电极，所述电极在所述光提取结构上，

其中，所述光提取结构包括相互交替地布置的至少一个第一层和多个第二层以具有负折射率，

其中，所述电极被设置以穿过所述光提取结构，并且接触所述光提取结构，

其中，所述第一层是电介质层，并且所述第二层是金属层，以及

所述第一层和所述第二层的一侧末端接触所述发光结构的顶表面。

2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述化合物半导体层包括：

有源层；

在所述有源层之下的第一导电半导体层；以及

在所述有源层上的第二导电半导体层。

3.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述光提取结构被布置在所述第一导电半导体层和所述第二导电半导体层中的一个上。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述电介质层由透明的基于氧化物的材料、透明的基于氮化物的材料以及透明的基于碳化物的材料中的一个形成。

5.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述第一层是所述光提取结构的最下层，并且所述第二层是所述光提取结构的最上层。

6.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层每个具有0.2λ_p的厚度，其中λ_p表示所述第二层的等离子体频率。

7.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层的厚度在垂直方向上彼此相等。

8.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层接触所述发光结构的顶表面的一侧末端的宽度在水平方向上彼此相等。

9.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层的宽度大于所述第一层和所述第二层的厚度。

10.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层的厚度在垂直方向上彼此不同。

11.根据权利要求10所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层的宽度在水平方向上彼此不同。

12.根据权利要求11所述的发光器件，其中，所述第一层和所述第二层的宽度大于所述第一层和所述第二层的厚度。

13.根据权利要求2或3所述的发光器件，其中，所述第一层与所述第一导电半导体层和所述第二导电半导体层中的一个形成欧姆接触。

14.根据权利要求2或3所述的发光器件，其中，所述第二层与所述第一导电半导体层和所述第二导电半导体层中的一个形成肖特基接触。

15.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，相对于所述光提取结构的垂直界面朝向外部反射从所述发光结构入射到所述光提取结构中的光。

16.根据权利要求1至3中的一项所述的发光器件，其中，所述发光结构产生具有在365nm至488nm范围内的波长的紫外光。

17.根据权利要求2所述的发光器件，进一步包括电子阻挡层，所述电子阻挡层设置在所述有源层和所述第二导电半导体层之间。

18.根据权利要求17所述的发光器件，其中，所述电子阻挡层包括AlGaN层。