CN103456851A - Led外延片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED外延片,包括依次叠加的衬底、GaN缓冲层、第一N-GaN接触层、第一多量子阱发光层、P-GaN接触层、N型电极和P型电极,所述P-GaN接触层另一面依次设有第二多量子阱发光层和第二N-GaN接触层;第一N-GaN接触层和第二N-GaN接触层上均与N型电极连接。本发明P-GaN接触层的两侧设有并联的发光层,有源发光层的面积增加了一倍,在相同的驱动电流下,流过发光层的电流密度下降了一半,电流密度均匀化程度提高,降低了电流抑制衰退现象,同时LED的正向压降降低,发光效率高。发光层面积的增加,在保证亮度的情况下,可以缩小芯片面积,提高驱动电流,既降低LED芯片成本,又不会降低光效。
Description
技术领域
本发明属于LED照明技术领域,具体是涉及一种LED外延片。
背景技术
现有LED的制作中,LED芯片的成本占到了综合成本的一半以上;缩小蓝光LED芯片的尺寸,进而降低LED整体制作成本是目前多数厂家普遍采用的途径。LED芯片尺寸缩小后,为保证亮度不变,就需要提高输入给LED芯片的电流密度。但LED存在着电流抑制衰退现象,也就是电流密度越高LED芯片发光效率越低,提高电流密度,能量损失反而会变大。因此,单纯采取缩小芯片尺寸的方式,不是降低LED芯片成本的根本途径。
为减弱LED电流抑制衰退问题,有的通过改进发光层使用的量子阱构造,也有的将蓝色LED芯片表面设置的n型接触电极转移到芯片内部,使芯片面内的电流密度均匀化,使电流密度在蓝色LED芯片面内均匀流过,这些措施为抑制衰退现象发挥了作用。但普遍存在着工艺、结构复杂,制作成本高,效果不明显等缺点。
通常使用的LED外延片一般是在P-GaN接触层的一侧设有1个多量子阱发光层。利用现有LED外延片,通过缩小芯片尺寸,达到降低芯片制作成本的目的很难做到。也有的LED外延片设有两个多量子阱发光层,其两个多量子阱发光层为串联,中间设有的连接层,产生压降较大,影响发光效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能有效降低LED芯片制作成本,且能够改善LED电流抑制衰退问题。
为解决上述技术问题,本发明包括依次叠加的衬底、GaN缓冲层、第一N-GaN接触层、第一多量子阱发光层、P-GaN接触层、N型电极和P型电极,其结构特点是所述P-GaN接触层另一面依次设有第二多量子阱发光层和第二N-GaN接触层;第一N-GaN接触层和第二N-GaN接触层上均与N型电极连接。
优选的是所述P-GaN接触层厚度为350-1000nm。
进一步优选的是所述P-GaN接触层厚度为400-650nm。
所述P-GaN接触层两侧的多量子阱发光层均为InGaN/GaN 蓝光多量子层,第一和第二多量子阱发光层的厚度均为9-15nm;第一N-GaN接触层31和第二N-GaN接触层厚度均为100-1000nm。
所述N型电极和P型电极分别设有内延的N型电极支路和P型电极支路,且N型电极支路和P型电极支路叉形设置;N型电极支路的底面和顶面分别与第一N-GaN接触层和第二N-GaN接触层电连接,P型电极支路底面与P-GaN接触层电连接。
采用上述结构后,本发明P-GaN接触层两面分别设有第一多量子阱发光层和第二多量子阱发光层,且两发光层分别设有第一N-GaN接触层和第二N-GaN接触层。也就是在P-GaN接触层的两面建立了发光层,这种并联设置的发光层带来的优点:一是在不增加芯片面积的情况下有源发光层的面积增加了一倍,在相同的驱动电流下,流过发光层的电流密度下降了一半,使芯片内的电流密度均匀化程度提高,可有效降低电流抑制衰退现象,同时LED的正向压降降低,进而大幅度提高发光效果。二是由于发光层面积的增加,可以缩小芯片面积,提高驱动电流,在保证亮度的情况下,既降低LED芯片成本,又不会降低光效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明一个实施例电极支路布置示意图。
具体实施方式
由图1所示,该LED外延片包括从下往上依次叠加的蓝宝石衬底1、GaN缓冲层2、第一N-GaN接触层31、第一多量子阱发光层41、P-GaN接触层5、第二多量子阱发光层42和第二N-GaN接触层32。P-GaN接触层5上设有与之电连接的P型电极7,第一N-GaN接触层31和第二N-GaN接触层32上分别设有一个N型电极(61,62),两个 N型电极可以分别设置,在封装前完成并联,也可以先行连接再进行封装。两个量子阱发光层均为InGaN/GaN 蓝光多量子层。并联设置的双多量子发光层,相对于单面设置的芯片上,发光面积增加了一倍,正向压降会降低,界面内电流均匀化得以提高,能大幅减少局部电流密度升高的问题。P-GaN接触层两面设有双多量子发光层,因此P-GaN接触层5厚度一般为350-1000nm,优选的厚度为400-650nm。厚度的增加,一方面电阻进一步降低,同时有利于管芯的腐蚀加工。第一和第二多量子阱发光层的厚度均为9-15nm,优选的厚度为9-12nm。第一N-GaN接触层31和第二N-GaN接触层32厚度一般为100-1000nm,优选的厚度为200-600nm。
图2所示实施例,外延片的顶面蚀刻有的凹槽,所述凹槽按其深度分为2组,其中的一组深槽为N型电极支路槽722,槽体深度为第一N-GaN接触层31到外延片的顶面的厚度,第一N-GaN接触层31为N型电极支路槽722的槽底。N型电极支路槽722的槽体内设有导电片64, N型电极支路槽722的槽口上面设有与第二N-GaN接触层32电联接的N型电极支路63。导电片64上、下两端分别与N型电极支路63和第二N-GaN接触层32电联接,导电片64的侧面与槽体间设有绝缘钝化层8。槽深较浅的一组凹槽为P型电极支路槽721,其槽底为P-GaN接触层5,该槽体内设有导电层71,所述导电层71下端和外端分别与P-GaN接触层5及P型电极7电联接。P型电极支路槽721和N型电极支路槽722间隔设置,同样的其槽体内的两组导电层71和导电片64呈叉形布置。使用时,P、N电极间的电流均匀化程度进一步提高,进而降低电流抑制衰退现象。经对比试验,其发光效率可提高10-15%。在同等亮度的情况下,芯片面积可以缩小45%,制作成本大幅降低。
Claims (5)
1.一种LED外延片,包括依次叠加的衬底(1)、GaN缓冲层(2)、第一N-GaN接触层(31)、第一多量子阱发光层(41)、P-GaN接触层(5)、N型电极和P型电极(7),其特征是所述P-GaN接触层(5)另一面依次设有第二多量子阱发光层(42)和第二N-GaN接触层(32);第一N-GaN接触层(31)和第二N-GaN接触层(32)上均与N型电极连接。
2.按照权利要求1所述的LED外延片,其特征是所述P-GaN接触层(5)厚度为350-1000nm。
3.按照权利要求2所述的LED外延片,其特征是所述P-GaN接触层(5)厚度为400-650nm。
4.按照权利要求2或3所述的LED外延片,其特征是所述P-GaN接触层(5)两侧的多量子阱发光层均为InGaN/GaN 蓝光多量子层,第一和第二多量子阱发光层的厚度均为9-15nm;第一N-GaN接触层(31)和第二N-GaN接触层(32)厚度均为100-1000nm。
5.按照权利要求1所述的LED外延片,其特征是N型电极和P型电极(7)分别设有内延的N型电极支路(63)和P型电极支路(71),且N型电极支路(63)和P型电极支路(71)叉形设置;N型电极支路(63)的底面和顶面分别与第一N-GaN接触层(31)和第二N-GaN接触层(32)电连接,P型电极支路(71)底面与P-GaN接触层(5)电连接。
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