CN103474533A - 发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光二极管，其包括：一基底、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层、一第一电极以及一第二电极，所述第一半导体层、活性层以及第二半导体层依次层叠设置于所述基底的一表面，且所述第一半导体层靠近基底设置，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接，其中，所述发光二极管进一步包括一金属陶瓷层设置于所述第二半导体层远离基底的表面并接触。本发明发光二极管光取出效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及横向结构的发光二极管。
背景技术
由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光半导体结构具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。
传统的发光二极管通常包括一基底、N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。所述N型半导体层、活性层以及P型半导体层依次层叠设置在基底表面。所述P型半导体层远离基底的表面作为发光二极管的出光面。发光二极管处于工作状态时，在P型半导体层与N型半导体层上分别施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层中的电子在活性层中发生复合而产生光，光从发光二极管中射出。然而，由于半导体的折射率大于空气的折射率，来自活性层的近场倏逝光波大部分被限制在发光二极管的内部，直至被发光二极管内的材料完全吸收，影响了发光二极管的出光率。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一光取出效率较高的发光二极管。
一种发光二极管，其包括：一基底、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层、一第一电极以及一第二电极，所述第一半导体层、活性层以及第二半导体层依次层叠设置于所述基底的一表面，且所述第一半导体层靠近基底设置，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接，其中，所述发光二极管进一步包括一金属陶瓷层设置于所述第二半导体层远离基底的表面并接触。
与现有技术相比，本发明提供的发光二极管具有以下有益效果：由活性层产生的近场倏逝波到达金属陶瓷层后，在金属陶瓷层的作用下产生金属等离子体，金属等离子体向周围传播并经由金属陶瓷层出射成为出射光，如此，可使活性层中的近场倏逝波出射，并耦合成为可见光。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的发光二极管的结构示意图。
图2为图1所示发光二极管的增强因子和频率的关系图。
图3为图1所示发光二极管的制备工艺流程图。
图4是本发明第三实施例提供的发光二极管的结构示意图。
图5是图4所示发光二极管的制备工艺流程图。
图6是本发明第五实施例提供的发光二极管的结构示意图。
图7是本发明第六实施例提供的发光二极管的结构示意图。
图8是图7所示发光二极管的三维纳米结构的第二半导体层的结构示意图。
图9为图7所示发光二极管的形成有三维纳米结构的第二半导体层的扫描电镜示意图。
图10是本发明第八实施例提供的发光二极管的结构示意图。
主要元件符号说明
| 10, 20, 30, 40,50 | 发光二极管 |
| 110 | 基底 |
| 112 | 外延生长面 |
| 116 | 缓冲层 |
| 120 | 第一半导体层 |
| 124 | 第一电极 |
| 130 | 活性层 |
| 140 | 第二半导体层 |
| 140a | 本体部分 |
| 140b | 凸起部分 |
| 143 | 三维纳米结构 |
| 144 | 第二电极 |
| 150 | 保护层 |
| 160 | 金属陶瓷层 |
| 170 | 反射元件 |
| 1132 | 第一凸棱 |
| 1134 | 第二凸棱 |
| 1136 | 第一凹槽 |
| 1138 | 第二凹槽 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的发光二极管及其制备方法。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种横向结构的发光二极管10，其包括：一基底110、一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130、一第二半导体层140、一金属陶瓷层160、一第一电极124以及一第二电极144。所述缓冲层116、所述第一半导体层120、所述活性层130、所述第二半导体层140及所述金属陶瓷层160依次层叠设置于所述基底110的一外延生长表面112，且所述缓冲层116与所述基底110相邻设置。所述第一电极124与所述第一半导体层120电连接。所述第二电极144与所述第二半导体层140电连接。所述发光二极管10为横向结构的含义为：所述第一电极124和第二电极144设置于第一半导体层120的同一侧，所述第一电极124和第二电极144产生的电流在具有高电阻的所述第二半导体层140中横向传导。其中，所述第二半导体层140为P型半导体层，所述第一半导体层120为N型半导体层。
所述第一半导体层120远离基底110的表面可包括一第一区域和一第二区域。所述活性层130与第二半导体层140依次层叠设置于所述第一半导体层120的第一区域，从而形成一台阶结构。所述第一电极124设置于第一半导体层120的未被活性层130覆盖的第二区域从而与所述第一半导体层120电连接。
所述第二半导体层140远离基底110的表面可包括一第三区域和一第四区域。所述金属陶瓷层160设置于所述第二半导体层140的第三区域，从而形成一台阶结构。所述第二电极144设置于第二半导体层140的未被所述金属陶瓷层160覆盖的第四区域从而与所述第二半导体层140电连接。
所述基底110为一透明材料，其提供了用于生长第一半导体层120的一外延生长面112。所述基底110的外延生长面112是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等杂质。所述基底110可为单层或多层结构。当所述基底110为单层结构时，该基底110可为一单晶结构体，且具有一晶面作为第一半导体层120的外延生长面112。所述单层结构的基底110的材料可以SOI(silicon on insulator，绝缘基底上的硅)、LiGaO2、LiAlO2、Al2O3、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP:Zn 或GaP:N等。当所述基底110为多层结构时，其需要包括至少一层上述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为第一半导体层120的外延生长面112。所述基底110的材料可以根据所要生长的第一半导体层120来选择，优选地，使所述基底110与第一半导体层120具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基底110的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基底110不限于上述列举的材料，只要具有支持第一半导体层120生长的外延生长面112的透明基底110均属于本发明的保护范围。本发明第一实施例中，基底110的材料为蓝宝石。可以理解地，本发明中所述述基底110的远离活性层130的表面作为出光面，因此，可对所述基底110的远离活性层130的表面进行抛光，使该表面具有一定的粗糙度，从而可使活性层130中产生的光更好的出射。
所述缓冲层116设置于基底110和第一半导体层120之间，并与基底110和第一半导体层120分别接触，此时第一半导体层120靠近基底110的表面与缓冲层116接触。所述缓冲层116有利于提高材料的外延生长质量，减少晶格失配，使所述第一半导体层120的生长质量较好。所述缓冲层116的厚度为10纳米至300纳米，其材料为低温氮化镓或低温氮化铝等。优选地，所述缓冲层116的厚度为20纳米至50纳米。本实施例中，所述缓冲层116的材料为低温氮化镓，其厚度为20纳米。
所述第一半导体层120的厚度可以根据需要制备。具体地，所述第一半导体层120的生长的厚度可为1微米至15微米。所述第一半导体层120为一掺杂的半导体层，该掺杂的半导体层可为N型半导体层或P型半导体层两种类型，所述N型半导体层的材料包括N型氮化镓、N型砷化镓及N型磷化铜等中的一种，所述P型半导体层的材料包括P型氮化镓、P型砷化镓及P型磷化铜等材料中的一种。所述N型半导体层具有提供电子移动场所的作用，所述P型半导体层具有提供空穴移动场所的作用。本实施例中，所述第一半导体层120为Si掺杂的N型氮化镓，其厚度为1460纳米。
所述第二半导体层140可为N型半导体层或P型半导体层两种类型，并且所述第二半导体层140与第一半导体层120中的掺杂的半导体层分属两种不同类型的半导体层。所述第二半导体层140设置于金属陶瓷层160和活性层130之间。所述第二半导体层140的厚度可以根据需要制备。优选地，所述第二半导体层140的厚度为5纳米至20纳米。优选地，所述第二半导体层140的厚度为10纳米至20纳米。优选地，所述第二半导体层140的厚度为10纳米至30纳米。具体地，所述第二半导体层140的厚度可为10纳米、15纳米、20纳米或30纳米。本实施例中，所述第二半导体层140为镁(Mg)掺杂的P型氮化镓，其厚度为10纳米。
所述活性层130的厚度为0.01微米至0.6微米。所述活性层130为包含一层或多层量子阱层的量子阱结构(Quantum Well)。量子阱层的材料为氮化铟镓、氮化铟镓铝、砷化镓、砷化铝镓、磷化铟镓、磷化铟砷或砷化铟镓中的一种或多种。本实施例中，所述活性层130为InGaN/GaN的复合结构，其厚度为10纳米。所述活性层130为光子激发层，为电子与空穴相结合产生光子的场所。在使用所述半导体结构10的过程中，给P型半导体层和N型半导体层施加一电压，则P型半导体层产生的空穴和N型半导体层产生的电子在活性层130相结合产生光子。
所述金属陶瓷层160设置于所述第二半导体层140远离所述基底110的表面设置，且可以覆盖所述第二半导体层140的整个表面。该金属陶瓷层160的材料为任何可在光子作用下产生金属等离子体的材料，即，该金属陶瓷层160的材料在光学上为金属性的材料。进一步，该金属陶瓷层160的材料满足下述两个条件：第一，金属陶瓷层160的材料的折射率为一复数，且该复数的虚部大于零或者小于零；第二，金属陶瓷层160的材料的介质常数为一复数，且该复数的实部为一个负数。当所述金属陶瓷层160的材料同时满足上述两个条件时，所述金属陶瓷层160即可在光子的作用下产生金属等离子体。具体地，所述金属陶瓷层160为金属复合材料，例如，金属陶瓷。金属复合材料对于活性层130中产生的长波长的光的出射效果较好。所述金属陶瓷层160为金属材料和电介质材料的复合材料层。所述电介质材料即为不导电材料，所述电介质材料可为二氧化硅、硅或者陶瓷材料等。所述金属材料可为纯金属或合金。所述金属材料可为金、银、铝、铜、金银合金、金铝合金或银铝合金。单质银对紫光和蓝光的出射效果较好，单质铝对波长比紫光更短的光的出射效果较好，单质金对红光和绿光的出射效果比较好。金银合金、金铝合金或银铝合金依据其中所含金属的百分比不同，对介于合金所包含的两个金属所对应的波长的光之间的光的出射效果较好。混合后的金属陶瓷层160对于波长为500纳米至700纳米波长的光的出射性能较好。当活性层产生的光为500纳米至600纳米时，金属陶瓷层160的材料适合为银和二氧化硅，当活性层产生的光为600纳米至700纳米时，金属陶瓷层的材料选择为金和二氧化硅比较合适。所述金属材料和电介质材料的比例不限，只需确保复合后的金属复合材料可满足上述两个条件，即只需确保复合后的金属复合材料在光学上仍为金属性的材料即可。具体地，所述金属陶瓷中，电介质材料的质量百分比小于等于40%、小于等于35%、小于等于30%、小于等于25%、小于等于20%、小于等于15%、小于等于10%或小于等于5%。具体地，所述电介质材料的质量百分比为40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或5%。本实施例中，所述金属陶瓷层160的材料为银和二氧化硅复合形成的金属陶瓷层。在银和二氧化硅复合形成的金属陶瓷层160中，二氧化硅的质量百分比小于等于40%时即可确保该金属陶瓷层160可产生金属等离子体。优选地，二氧化硅的质量百分比小于等于30%，小于等于20%或小于等于10%。当活性层130中产生的为510纳米的绿光时，选用银和二氧化硅复合形成的金属陶瓷层较为合适，其中，当二氧化硅的百合含量介于20%到30%之间时，可以较好的使活性层130中的光出射。本实施例中，所述银和二氧化硅复合形成的金属陶瓷层160中，二氧化硅的质量百分比为20%，此时该种金属陶瓷对于活性层130中产生的波长为510纳米的绿光的出射效果较好。所述金属陶瓷层160的厚度的范围为大于等于50纳米。优选地，金属陶瓷层160的厚度为50纳米。优选地，所述金属陶瓷层160的厚度的范围为50纳米至100纳米。所述金属陶瓷层160的厚度等于50纳米时，即可使得几乎没有光线从金属陶瓷层160的表面出射。
所述金属陶瓷层160的作用为：第一，虽然活性层130产生的近场倏逝波中的大部分会在传播过程中衰减，但是仍有少量的近场倏逝波会传播至金属陶瓷层160，由活性层130产生的少量近场倏逝波到达金属陶瓷层160后，在金属陶瓷层160的作用下近场倏逝波被放大并与金属陶瓷层160相互作用产生金属等离子体，金属等离子体被金属陶瓷层160散射，从而向周围传播，且金属等离子体在穿透金属陶瓷层时会剧烈衰减，只有向基底方向传播的金属等离子体才可耦合成可见光并出射，如此，可使活性层130中产生的金属等离子体被提取，从而提高发光二极管10的出光率；第二，所述金属陶瓷层160的厚度大于等于50纳米，可使得来自活性层130的小角度光完全被金属陶瓷层160反射，从而使得活性层130中产生的小角度光全部从基底110的表面出射，且金属等离子体在穿透金属陶瓷层160时会剧烈衰减，只有向基底方向传播的金属等离子体才可耦合成可见光并出射，进而基底110的表面的光强较大；第三，所述发光二极管10在使用过程中，由活性层130产生的近场倏逝波传播至金属陶瓷层160后，金属陶瓷层160在近场倏逝波的作用下，产生金属等离子体，金属等离子体传播至活性层130中，活性层130在金属等离子体的作用下产生更多的光子，活性层130与金属陶瓷层160相互作用，从而使发光二极管10的发光效率提高；第四，通过选择合适厚度的第二半导体层140，可使金属陶瓷层160与活性层130之间距离较近，从而金属陶瓷层160和活性层130的相互作用较强，还可保证电流在所述第二半导体层140的分布均匀；以及第五，所述金属陶瓷层160在活性层130产生的500纳米至700纳米的光的作用下可以产生更多的金属等离子体，因此，所述金属陶瓷层160可以使500纳米至700纳米波长的光的更好的地从基底110的表面出射。
所述第一电极124可为N型电极或P型电极，所述第一电极124设置于第一半导体层120的表面，其与第一半导体层120的类型相同。所述第二电极144设置于第二半导体层140的表面。该第二电极144可为N型电极或P型电极，其与第二半导体层140的类型相同。
所述第一电极124或第二电极144至少为一层结构，它们的厚度为0.01微米至2微米。所述第一电极124、第二电极144的材料包括钛、铝、镍及其合金中的一种或其任意组合。本实施例中，所述第二电极144为P型电极，该第二电极144为两层结构，包括一厚度为150埃的钛层及一厚度为2000埃的金层。所述第一电极124为N型电极，该第一电极124为两层结构，包括一厚度为150埃的镍层及一厚度为1000埃的金层。
请参阅图2，图2中给出了第一实施例提供的发光二极管中，当金属陶瓷层160中的二氧化硅的比例分别为0%，10%，20%，30%，40%时，所述金属陶瓷层160的增强因子和频率的变化曲线。图中的虚线为光激发强度曲线，只有增强因子和频率的变化曲线靠近光激发强度曲线时，金属陶瓷层160才可产生较多的金属等离子体。由图9可知，当金属陶瓷层160中的二氧化硅的比例分别为20%或30%时，金属陶瓷层160可产生较多的金属等离子体，发光二极管10的发光效率较高。
本实施例提供的发光二极管10的有益效果是: 第一，所述发光二极管10在使用过程中，通过第一电极124和第二电极144分别给第一半导体层120和第二半导体层140施加电压，进而活性层130产生光子，由活性层130产生的近场倏逝波到达金属陶瓷层160，由活性层130产生的微量近场倏逝波到达金属陶瓷层160后，在金属陶瓷层160的作用下近场倏逝波被放大并与金属陶瓷层160相互作用产生金属等离子体，金属等离子体被金属陶瓷层160的表面粗糙所散射，从而向周围传播，且金属等离子体在穿透金属陶瓷层160时会剧烈衰减，只有向基底方向传播的金属等离子体才可耦合成可见光并出射，如此，可使活性层130中产生的金属等离子体被提取，从而提高发光二极管10的出光率；第二，所述发光二极管10在使用过程中，给第一半导体层120和第二半导体层140分别施加电压，第一半导体层120和第二半导体层140将分别产生电子和空穴，该电子和空穴在活性层130中结合产生近场倏逝波，由活性层130产生的近场倏逝波传播至金属陶瓷层160后，金属陶瓷层160在光子的作用下产生金属等离子体，金属等离子体向周围传播，当金属等离子体传播到达活性层130之后，与活性层130中的量子阱相互作用，使活性层130激发出更多的二次光子。活性层130中产生的二次光子到达金属陶瓷层160，使金属陶瓷层160产生出更多的金属等离子体。如此，在金属陶瓷层160和活性层130的相互作用下，活性层130可以产生出更多的光子，使发光二极管10的发光效率较高；第三，所述金属陶瓷层160可以使活性层130产生的波长为500纳米至700纳米的光较好的出射，进而提高光二极管10的出光率。
请参阅图3，本发明第二实施例提供第一实施例的所述横向结构的发光二极管10的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S10：提供一基底110，该基底110具有一外延生长面112；
步骤S20：在基底110的外延生长面112依次外延生长一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130以及一第二半导体层140；
步骤S30：形成一金属陶瓷层160于所述第二半导体层140远离基底110的一侧；
步骤S40：制备一第一电极124与所述第一半导体层120电连接，制备一第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
在步骤S10中，所述基底110的材料及厚度与第一实施例中的基底110的材料及厚度一致。
在步骤S20中，所述缓冲层116、第一半导体层120、活性层130以及第二半导体层140的生长方法可以分别通过分子束外延法（MBE）、化学束外延法（CBE）、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法（LPE）、金属有机气相外延法（MOVPE）、超真空化学气相沉积法（UHVCVD）、氢化物气相外延法(HVPE)、以及金属有机化学气相沉积法（MOCVD）等中的一种或多种实现。本实施例采用MOCVD工艺制备所述缓冲层116、第一半导体层120、活性层130以及第二半导体层140。
所述制备缓冲层116的过程中，以氨气(NH3)作为氮的源气，采用氢气(H2)作载气，采用三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)作为Ga源在一反应室中低温生长GaN层，该低温GaN层作为缓冲层116。
所述制备第一半导体层120的过程中，采用高纯氨气(NH3)作为氮的源气，采用氢气(H2)作载气，采用三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)作为Ga源，采用硅烷(SiH4)作为Si源在反应室中生长一N型氮化镓层作为第一半导体层120。
所述活性层130的生长方法与第一半导体层120基本相同。在生长完第一半导体层120之后，紧接着生长所述活性层130。具体的，生长所述活性层130时采用三甲基铟作为铟源。
在生长完活性层130之后，采用二茂镁作(Cp2Mg)为镁源生长第二半导体层140。通过控制生长第二半导体层140的时间，使第二半导体层140的厚度为5纳米至60纳米。
本实施例中，所述缓冲层116的厚度为20纳米，所述第二半导体层140的厚度为10纳米，所述活性层130的厚度为10纳米，所述第一半导体层120的厚度为1460纳米，四者的整体厚度为1500纳米。
可选择地，第二半导体层140的制备方法还可为先通过MOCVD制备较厚的第二半导体层140，之后通过刻蚀或研磨的方法刻蚀所述第二半导体层140，使第二半导体层140的厚度为5纳米至60纳米。
所述第一半导体层120远离基底110的表面包括一第一区域和一第二区域。在制备的过程中，可通过使用光刻胶做掩模的方法使活性层130仅形成于第一半导体层120的第一区域。所述第一半导体层120的第二区域暴露。如此，在步骤S40中，可使第一电极124直接形成于第一半导体层140的暴露的第二区域。
在步骤S30中，所述金属陶瓷层160的制备方法依据所述金属陶瓷层160的材料而定。具体地，所述金属陶瓷层160的制备方法可为物理气相沉积法，例如蒸镀、溅射等工艺。本实施例中通过蒸镀的方法形成一层银和二氧化硅复合形成的金属陶瓷做为金属陶瓷层160，该金属陶瓷层160的厚度为10纳米。所述制备金属陶瓷层160的步骤包括以下步骤：步骤a，分别提供熔融态的银和二氧化硅；步骤b，混合熔融态的银和熔融态的二氧化硅得到一熔融态合金，其中所述二氧化硅在熔融态合金中所占的质量百分比为20%；以及步骤c，将该熔融态合金加热至蒸发温度并采用蒸镀机将该合金蒸镀至第二半导体层140的表面从而制备得到金属陶瓷层160。
所述第二半导体层140远离基底110的表面包括一第三区域和一第四区域。在制备的过程中，使用光刻胶做掩模使所述金属陶瓷层160仅形成于第二半导体层140的第三区域。所述第二半导体层140的第四区域暴露。如此，在步骤S40中，可使第二电极144直接形成于第二半导体层140的暴露的第四区域。
在步骤S40中，所述第一电极112及所述第二电极132可分别通过电子束蒸发法、真空蒸镀法及离子溅射法等方法中的一种制备在，所述第一半导体层110外露的区域及所述第二半导体层130外露的区域。
请参阅图4，本发明第三实施例提供另一种横向结构的发光二极管20，其包括：一基底110、一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130、一第二半导体层140、保护层150、一金属陶瓷层160、一第一电极124以及一第二电极144。所述缓冲层116、所述第一半导体层120、所述活性层130、所述第二半导体层140、保护层150及所述金属陶瓷层160依次层叠设置于所述基底110的一外延生长表面112，且所述缓冲层116与所述基底110相邻设置。所述第一电极124与所述第一半导体层120电连接。所述第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
本实施例提供的发光二极管20与本发明第一实施例提供的发光二极管10的结构相似，其区别在于，本实施例提供的发光二极管20进一步包括一保护层150。所述保护层150设置于所述金属陶瓷层160与第二半导体层140之间。
所述保护层150与所述第二半导体层140远离基底110的表面和金属陶瓷层160靠近基底110的表面直接接触。所述保护层150的作用为保护金属等离子体产生层160产生的金属等离子体不被转换成热。由于金属等离子体的等效折射率为一复数，其包括一实部和一虚部。当金属等离子体的虚部较大时，金属等离子体较容易转化成热。通过选用低折射率材料作为保护层150，可使金属等离子体的等效折射率的实部和虚部同时减少，从而使金属等离子体的热损耗减少，并且传播的路程更远，进而提高半导体结构10的出光率。优选地，所述保护层150的材料的折射率的范围为1.2至1.5。优选地，所述保护层150的材料的折射率的范围为1.3至1.4。优选地，所述保护层150的材料的折射率的范围为1.4至1.5。所述保护层150的材料可为二氧化硅、氟化镁（MgF2）或氟化锂（LiF）。本实施例中，所述保护层150的材料为二氧化硅，折射率为1.5。
所述保护层150的厚度依据实际应用选择。所述保护层150的厚度范围为5纳米到40纳米。优选地，所述保护层150的厚度范围为5纳米到10纳米。优选地，所述保护层150的厚度范围为10纳米到20纳米。优选地，所述保护层150的厚度范围为20纳米到30纳米。优选地，所述保护层150的厚度范围为30纳米到40纳米。通过选择合适厚度的所述保护层150，可使金属陶瓷层160和活性层130之间的距离较近，金属陶瓷层160和活性层130之间的相互作用较强，使活性层130产生较多的光子。本实施例中所述保护层150的厚度为20纳米。
上述第三实施例提供的发光二极管20的有益效果为：金属陶瓷层160与第二半导体层140之间均设置有保护层150，通过选用低折射率材料作为保护层150，可使金属等离子体的等效折射率的实部和虚部同时减少，从而使金属等离子体的热损耗减少，并且传播的路程更远，进而提高发光二极管20的出光率。
请参阅图5，本发明第四实施例提供第三实施例的所述横向结构的发光二极管20的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S10：提供一基底110，该基底110具有一外延生长面112；
步骤S20：在基底110的外延生长面112依次外延生长一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130以及一第二半导体层140；
步骤S50：形成一保护层150于所述第二半导体层140远离基底110的表面；
步骤S30：形成一金属陶瓷层160于所述保护层150远离基底110的表面；
步骤S40：制备一第一电极124与所述第一半导体层120电连接，制备一第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
本发明第四实施例提供的发光二极管20的制备方法与本发明第二实施例提供的发光二极管10的制备方法相似，其区别在于，进一步包括一形成一保护层150于所述第二半导体层140远离基底110的表面的步骤S50，且该步骤S50在步骤S20之后在步骤S30之前进行。
所述制备保护层150的方法依据保护层150具体材料而定，具体地可为电子束蒸发、磁控溅射或化学气相沉积等方法。本实施例中，所述保护层150的材料是二氧化硅。本实施例中，采用化学气相沉积的方法在所述第二半导体层140上沉积一层二氧化硅薄膜。该二氧化硅薄膜用作保护层150。该保护层150的厚度为30纳米。
请参阅图6，本发明第五实施例提供又一种横向结构的发光二极管30，其包括：一基底110、一第一半导体层120、一活性层130、一第二半导体层140、保护层150、一金属陶瓷层160、一第一电极124以及一第二电极144。所述第一半导体层120、所述活性层130、所述第二半导体层140、保护层150及所述金属陶瓷层160依次层叠设置于所述基底110的一外延生长表面112，且所述第一半导体层120与所述基底110相邻设置。所述第一电极124与所述第一半导体层120电连接。所述第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
本实施例提供的发光二极管30与本发明第三实施例提供的发光二极管20的结构相似，其区别在于，本实施例提供的发光二极管30不包括缓冲层116，此时所述第一半导体层120直接设置在基底110的外延生长面112。
请参阅图7，本发明第六实施例提供还一种横向结构的发光二极管40，其包括：一基底110、一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130、一第二半导体层140、保护层150、一金属陶瓷层160、一第一电极124以及一第二电极144。所述缓冲层116、所述第一半导体层120、所述活性层130、所述第二半导体层140、保护层150及所述金属陶瓷层160依次层叠设置于所述基底110的一外延生长表面112，且所述缓冲层116与所述基底110相邻设置。所述第一电极124与所述第一半导体层120电连接。所述第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
本实施例提供的发光二极管40与本发明第三实施例提供的发光二极管20的结构相似，其区别在于，本实施例提供的发光二极管40进一步包括多个三维纳米结构。本实施例中，多个三维纳米结构形成于所述第二半导体层140远离基底110的表面，设置于第二半导体层140之上的保护层150以及金属陶瓷层160也随着形成于第二半导体层140远离基底110的表面的三维纳米结构的起伏而起伏。
可以理解地，所述三维纳米结构还可形成于所述基底110的靠近活性层130、基底110远离活性层130的表面、缓冲层116的远离基底110的表面、所述第一半导体层120的远离基底110的表面、活性层130远离基底110的表面、第二半导体层140的远离基底110的表面、保护层150的远离基底110的表面或者金属陶瓷层160的远离基底110的表面，此时形成于三维纳米结构之上的各层也随着三维纳米结构的起伏而起伏，进而三维纳米结构之上的各层的靠近基底110的表面和远离基底110的表面均形成有三维纳米结构。
所述设置于第二半导体层140远离基底110表面的多个三维纳米结构并排延伸形成图案化的表面，每个三维纳米结构沿其延伸方向上的横截面为M形。请参阅图8，为了便于描述，将该第二半导体层140区分为一本体部分140a及一由该本体部分140a向远离该本体部分140a方向延伸的一凸起部分140b，所述本体部分140a与该凸起部分140b通过一“界面”整体分开，所述界面形成所述本体部分140a的表面。可以理解，所述“界面”是为方便描述而假设的平面，该平面可平行于所述第二半导体层140的靠近基底110的表面。所述三维纳米结构143为一凸起结构，所述凸起结构为从所述第二半导体层140的本体部分140a向远离所述本体部分140a的方向突出的凸起实体。所述三维纳米结构143与所述第二半导体层140的本体部分140a为一体成型结构，即所述三维纳米结构143与所述第二半导体层140的本体部分140a之间无间隔的形成一体结构。在平行于所述基底110表面的水平面内，所述多个三维纳米结构143的延伸方向相同，且在所述三维纳米结构143的延伸的方向上，所述三维纳米结构143的横截面为一M形。换个角度说，所述多个三维纳米结构143为形成于本体部分140a上的多个条形凸起结构，该多个条形凸起结构向同一方向延伸，在沿所述延伸方向的横截面为M形。
所述多个三维纳米结构143可在第二半导体层140的本体部分140a上以直线、折线或曲线的形式并排延伸，延伸方向平行于所述本体部分140a的表面。所述“并排”是指所述相邻的两个三维纳米结构143在延伸方向的任一相对位置具有相同的间距，该间距范围为0纳米至200纳米。请一并参阅图9，在本实施例中，所述三维纳米结构143为一条形凸起结构，所述多个三维纳米结构143在第二半导体层140的本体部分140a上以阵列形式分布，形成所述第二半导体层140的远离基底110的表面，该表面具有一纳米图形，为一图案化的表面。所述多个条形凸起结构基本沿同一方向延伸且彼此平行设置于所述本体部分140a。定义该多个条形凸起结构的延伸方向为X方向，垂直于所述凸起结构的延伸方向为Y方向。则在X方向上，所述条形凸起结构的两端分别延伸至所述第二半导体层140的本体部分140a相对的两边缘，具体的，所述多个条形凸起可在第二半导体层140的本体部分140a以直线、折线或曲线的形式沿X方向延伸；在Y方向上，所述三维纳米结构143为一双峰凸棱结构，所述多个条形凸起并排排列，且所述条形凸起的横截面的形状为M形，即所述三维纳米结构143为一M形三维纳米结构143。所述三维纳米结构143包括一第一凸棱1132及一第二凸棱1134，所述第一凸棱1132与第二凸棱1134并排延伸，相邻的第一凸棱1132与第二凸棱1134之间具有一第一凹槽1136，相邻的三维纳米结构143之间形成第二凹槽1138，所述第一凹槽1136的深度小于第二凹槽1138的深度。所述第一凸棱1132及第二凸棱1134的横截面分别为锥形，所述第一凸棱1132与第二凸棱1134形成一双峰凸棱结构。所述第一凸棱1132与第二凸棱1134的高度可为150纳米至200纳米。所述第一凹槽1136的深度可为30纳米至120纳米，所述第二凹槽1138的深度可为100纳米至200纳米。本实施例中，所述第一凹槽1136的深度为80纳米，所述第二凹槽1138的深度为180纳米。可以理解地，所述第二半导体层140的厚度应该大于三维纳米结构143的凸棱高度以及凹槽的深度。本实施例中，为了适应该三维纳米结构143的凸棱和凹槽的尺寸，所述第二半导体层140的厚度为210纳米。所述缓冲层116的厚度为20纳米，第一半导体层120的厚度为1260纳米，活性层130的厚度为10纳米，第二半导体层140的厚度为210纳米，因此，四者之和为1500纳米。可以理解地，当所述三维纳米结构143形成于发光二极管40中的任一层的表面时，可通过调整三维纳米结构143的层的厚度或调整三维纳米结构143的尺寸，使形成有三维纳米结构143的层与所述三维纳米结构143的尺寸相配合。为了清楚地说明该问题，我们定义一第一三维纳米结构，该第一三维纳米结构是指由所述基底110指向所述金属陶瓷层160的方向上，出现的第一个由多个三维纳米结构组成的一平面结构，该平面结构即定义为第一三维纳米结构。第一三维纳米结构是刻蚀而形成，第一三维纳米结构是通过刻蚀发光二极管40中的某一层而形成，之后的各层直接在第一三维纳米结构之上生长，不需刻蚀，各层生长结束自然随着第一三维纳米结构的起伏而起伏，从而各层具有三维纳米结构。故，形成有第一三维纳米结构的层的厚度应该大于三维纳米结构的凸棱和凹槽的厚度，从而使该层不被刻蚀形成通孔，然直接生长于三维纳米结构之上的各层的厚度不受限制。所述第一三维纳米结构还可形成于所述基底110的靠近活性层130、基底110远离活性层130的表面、所述第一半导体层120的远离基底110的表面、活性层130远离基底110的表面、第二半导体层140的远离基底110的表面、保护层150的远离基底110的表面或者金属陶瓷层160的远离基底110的表面。
具体的，以所述保护层150和所述第二半导体层140的接触面为例说明形成于相接触的两个表面上的三维纳米结构的位置关系：所述保护层150与所述第二半导体层140接触的表面具有多个三维纳米结构，所述三维纳米结构为向保护层150内部延伸形成的凹进空间，并且该凹进空间与第二半导体层140中所述凸起实体的三维纳米结构143相啮合，进而形成一W形的凹进空间。所述“啮合”是指，所述保护层150表面形成的三维纳米结构同样包括多个凹槽及凸棱，并且，所述凹槽与所述三维纳米结构143中的第一凸棱1132及第二凸棱1134相配合；所述凸棱与所述三维纳米结构143中的第一凹槽1136及第二凹槽1138相配合，从而所述保护层150与所述第二半导体层140具有三维纳米结构143的表面无间隙的复合。因此，所述保护层150远离基底110的表面、所述保护层150靠近基底110的表面、金属陶瓷层160的靠近基底110的表面以及所述金属陶瓷层160的远离基底110的表面均为多个三维纳米结构并排延伸形成的图案化的表面。所述保护层150靠近基底110的表面和金属陶瓷层160的靠近基底110的表面上的每个三维纳米结构沿其延伸方向上的横截面为W形。所述保护层150和金属陶瓷层160的远离基底110的表面上的每个三维纳米结构沿其延伸方向上的横截面为M形。
当所述半导体结构10不包括所述保护层150时，所述金属陶瓷层160直接形成于第二半导体层140远离基底110的表面。此时，所述金属陶瓷层160靠近基底110的表面同第二半导体层140远离基底110的表面相啮合。所述金属陶瓷层160靠近基底110的表面也形成有多个三维纳米结构，所述金属陶瓷层160远离基底110的表面也形成有多个三维纳米结构。故，无论是否存在所述保护层150，所述金属陶瓷层160靠近基底110的表面均形成有多个三维纳米结构。
进一步地，由于所述保护层150和金属陶瓷层160的厚度较薄，因此，保护层150、金属陶瓷层160不易将形成于所述第二半导体层140远离基底110表面的三维纳米结构143填平。
本实施例提供的发光二极管40的有益效果是：第一，在使用过程中，当光子以大角度入射到该三维纳米结构时，可改变所述光子的出射角度，而使之从出光面射出，进一步提高了所述发光二极管40的出光效率；第二，所述三维纳米结构使得金属陶瓷层160靠近基底110的表面和远离基底110的表面也形成有三维纳米结构，该金属陶瓷层160表面的原有的随机的粗糙被放大为规则的起伏，该起伏的深浅为20纳米至30纳米，使得金属陶瓷层160表面产生更多的散射，从而使得金属陶瓷层160中产生的金属等离子体可以更容易地从金属陶瓷层160中释放出来，从而提高了所述发光二极管40的发光效率；第三，通过在所述活性层130至少一表面形成多个三维纳米结构，因此增大了所述活性层130与第一半导体层120及第二半导体层140之间的接触面积，提高了空穴与电子的复合几率，提高了复合密度，进而提高了所述发光二极管40的发光效率，制备方法简单，效率高；以及第四，当所述三维纳米结构设置于基底110的远离活性层的表面时，可有助于活性层130中产生的大角度光更好地出射。
本发明第七实施例提供第六实施例的所述横向结构的发光二极管40的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S10：提供一基底110，该基底110具有一外延生长面112；
步骤S20：在基底110的外延生长面112依次外延生长一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130以及一第二半导体层140；
步骤S60：形成多个三维纳米结构143于所述第二半导体层140远离基底110的表面；
步骤S50：形成一保护层150于所述第二半导体层140远离基底110的表面；
步骤S30：形成一金属陶瓷层160于所述保护层150远离基底110的表面；
步骤S40：制备一第一电极124与所述第一半导体层120电连接，制备一第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
本发明第七实施例提供的发光二极管40的制备方法与本发明第四实施例提供的发光二极管20的制备方法相似，其区别在于，进一步包括形成三维纳米结构于所述第二半导体层140远离基底110的表面的步骤S60，且该步骤S60在步骤S20之后在步骤S50之前进行。所述步骤S60中所述形成多个三维纳米结构于所述第二半导体层140的远离基底110的表面的方法包括以下步骤：
步骤S601，在所述第二半导体层140的表面设置一掩模层；
步骤S602，纳米压印并刻蚀所述掩模层，使所述掩模层图形化；
步骤S603，刻蚀所述第二半导体层140，使所述第二半导体层140的表面图形化，形成多个三维纳米结构预制体；
步骤S604，去除所述掩模层，形成所述多个三维纳米结构。
在步骤S601中，所述掩模层可为一单层结构或复合层结构。本实施例中，所述掩模层为一复合层结构，所述复合层结构包括一第一掩模层及一第二掩模层，所述第一掩模层及第二掩模层依次层叠设置于所述第二半导体层140表面，所述第一掩模层的材料为ZEP520A，第二掩模层的材料为HSQ（hydrogen silsesquioxane）。
在步骤S602中，通过纳米压印及刻蚀所述掩模层图形化的方法具体包括以下步骤：
步骤（a），提供一表面具有纳米图形的模板，所述纳米图形包括多个并排延伸的凸部，相邻的凸部之间具有一凹槽1136。
步骤（b），将模板具有纳米图形的表面与所述第二掩模层贴合，并在常温下挤压所述模板与第二半导体层140后，脱模。
步骤（c），通过刻蚀去除所述凹槽底部的第二掩模层，露出第一掩模层。
步骤（d），去除与所述第二掩模层的凹槽对应位置处的部分第一掩模层，露出第二半导体层140，形成图形化的所述掩模层。所述“图形化”是指所述掩模层在第二半导体层140的表面形成多个并排延伸的凸起结构，相邻的凸起结构之间形成一沟槽，与沟槽对应区域的第二半导体层140的表面暴露出来，所述凸起结构覆盖此区域之外第二半导体层140的表面。
在步骤S603中，刻蚀所述第二半导体层140，使所述第二半导体层140的表面图形化，并形成多个三维纳米结构预制体。
所述刻蚀方法可通过将上述第二半导体层140放置在一感应耦合等离子体系统中，利用刻蚀气体对所第二半导体层140进行刻蚀。本实施例中，所述刻蚀气体为混合气体，所述混合气体包括Cl2、BCl3、O2及Ar气体。所述等离子体系统的功率可10瓦至150瓦，所述混合气体的通入速率可为8至150sccm，形成的气压可为0.5帕至15帕，刻蚀时间可为5秒至5分钟。本实施例中，所述等离子系统的功率为70W，所述等离子体的通入速率为40sccm，气压为2Pa，刻蚀时间为120秒，其中，所述Cl2的通入速率为26sccm，所述BCl3的通入速率为16sccm，所述O2的通入速率为20sccm，所述Ar的通入速率为10sccm。在刻蚀的过程中，与掩模层中沟槽部分第二半导体层140被气体所刻蚀去除，从而在第二半导体层140的表面形成一凹槽。
本实施例中，所述第二半导体层140的刻蚀主要包括以下步骤：
步骤一，所述刻蚀气体对未被掩模层覆盖的第二半导体层140表面进行刻蚀，在第二半导体层140表面形成多个凹槽，所述凹槽的深度基本相同。
步骤二，在所述等离子体的轰击作用下，所述掩模层中相邻的两个凸起结构逐渐相向倾倒，使所述两个凸起结构的顶端逐渐两两靠在一起而闭合，所述等离子体对该闭合位置内所述第二半导体层140的刻蚀速率逐渐减小，从而在第二半导体层140表面形成所述第一凹槽1136，在未发生闭合的两个凸起结构之间，形成第二凹槽1138，且形成的所述第二凹槽1138的深度大于所述第一凹槽1136的深度。
在第一步骤中，所述刻蚀气体对未被掩模层覆盖的第二半导体层140表面进行刻蚀，在刻蚀的过程中，所述气体会与第二半导体层140反应，从而在刻蚀表面形成一保护层，阻碍气体的进一步刻蚀，使得刻蚀面逐渐减小，即形成所述凹槽的宽度沿刻蚀方向逐渐减小。同时，所述刻蚀气体对所述掩模层中所述凸起结构的顶端（即远离第二半导体层140表面的一端）进行刻蚀。并且，由于所述掩模层远离第二半导体层140表面的部分侧面被刻蚀，从而使得所述凸起结构顶端的宽度逐渐变窄。
在第二步骤中，主要包括以下几个过程：
第一过程，在气体刻蚀的过程中，由于所述气体的轰击作用下，相邻的凸起结构之间依次两两闭合，即相邻的两个凸起结构的顶端逐渐两两靠在一起。
第二过程，由于相邻的两个凸起结构逐渐闭合，所述刻蚀气体对该闭合位置内所述第二半导体层140的刻蚀速率逐渐减小，即在该位置处形成凹槽的宽度沿刻蚀深度进一步减小，进而形成一V形结构的凹槽，且该V形凹槽的深度较浅。而未闭合的凸起结构之间，由于所述刻蚀气体可继续以近似相同的刻蚀速率对该位置处的第二半导体层140进行刻蚀，因此该位置处相对于闭合位置处形成的凹槽的深度较深。
第三过程，所述凸起结构两两闭合后，使所述刻蚀气体无法再对该闭合位置处的第二半导体层140进行刻蚀，从而在第二半导体层140的表面形成所述第一凹槽1136。同时，在未发生闭合的两个凸起结构之间，所述刻蚀气体可以继续对所述第二半导体层140进行刻蚀，进而形成第二凹槽1138，因此该位置处第二凹槽1138的深度，大于所述第一凹槽1136的深度，从而形成所述三维纳米结构预制体。
在步骤S604中，所述掩模层可通过有机溶剂如四氢呋喃（THF）、丙酮、丁酮、环己烷、正己烷、甲醇或无水乙醇等无毒或低毒环保容剂作为剥离剂，溶解所述掩模层等方法去除，从而形成所述多个三维纳米结构。本实施例中，所述有机溶剂为丁酮。
可以理解地，所述三维纳米结构还可形成于第一半导体层120的远离基底110的表面、第一半导体层120的靠近基底110的表面、活性层130远离基底110的表面、第二半导体层140远离基底110的表面、第一电极124的靠近基底110的表面、第一电极124远离基底110的表面、保护层150远离基底110的表面或者金属陶瓷层160远离基底110的表面。
本发明第七实施例提供的所述发光二极管40的制备方法具有以下优点：其一，本发明通过纳米压印及刻蚀的方法在所述第二半导体层140表面设置多个三维纳米结构形成一三维纳米结构阵列，其可在室温下进行压印，且模板无须预先处理，使得该方法工艺简单，成本低；其二，对所述第二半导体层140进行刻蚀并使所述掩模层中的凸起结构两两闭合，可方便的制备大面积周期性的M形三维纳米结构，形成一大面积的三维纳米结构阵列，从而提高了所述发光二极管40的产率；其三，通过在第二半导体层140表面形成多个三维纳米结构，从而使得所述活性层130与该第二半导体层140接触的表面形成一图形化的表面，进而增加了所述活性层130与所述第二半导体层140的接触面积，提高了所所述光子的耦合效率，从而提高了所述发光二极管40的发光效率。
请参阅图10，本发明第八实施例提供还一种横向结构的发光二极管50，其包括：一基底110、一缓冲层116、一第一半导体层120、一活性层130、一第二半导体层140、一保护层150、一金属陶瓷层160、一反射元件170、一第一电极124以及一第二电极144。所述缓冲层116、所述第一半导体层120、所述活性层130、所述第二半导体层140、保护层150、所述金属陶瓷层160及所述反射元件170依次层叠设置于所述基底110的一外延生长表面112，且所述缓冲层116与所述基底110相邻设置。所述第一电极124与所述第一半导体层120电连接。所述第二电极144与所述第二半导体层140电连接。
本实施例提供的发光二极管50与本发明第三实施例提供的发光二极管20的结构相似，其区别在于，本实施例提供的发光二极管50进一步包括具有一反射元件170设置于金属陶瓷层160的远离活性层130的表面。
该反射元件170可使由金属陶瓷层160出射的光线被反射至基底110，进而从基底110的表面出射。反射元件170可为一反射层。所述反射层170与所述金属陶瓷层160相互接触设置。所述反射元件170由一连续的具有面状结构的金属材料层构成。该金属材料可为铝、金、铜及银中的一种或上述任意组合的合金。该反射元件170的厚度不限，以尽可能多的反射由金属陶瓷层160出射的光为优。优选地，该反射元件170的厚度大于20微米。本实施例中该反射元件170的材料为银，厚度为20纳米。所述反射元件170可通过真空蒸镀或磁控溅射等方法形成。此时，所述第一电极124与所述第二电极144也由光反射材料构成。
所述反射元件170还可以为设置于金属陶瓷层160的表面的多个微结构。所述微结构为凹槽或凸起。所述微结构的形状为V形、圆柱形、半圆球形、金字塔形以及削去尖端部分的金字塔形中的一种或几种。该微结构在所述金属陶瓷层160的表面均匀分布。进一步地，所述反射元件170还可包括一反射材料，该反射材料设置于所述微结构表面。所述反射材料为铝、金、铜及银中的一种或上述任意组合的合金。所述反射材料可通过真空蒸镀或磁控溅射等方法形成于所述微结构表面。
所述反射元件170设置于所述金属陶瓷层160的表面,可使活性层130中产生的光全部由基底110的表面出射。
本实施例提供的发光二极管50具有以下有益效果：所述反射元件170可使来自活性层130的光被反射至基底110处，从而使光线集中从基底110表面出射，因此，发光二极管50在基底110表面的出光效果较好。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (17)
1.一种发光二极管，其包括：一基底、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层、一第一电极以及一第二电极，所述第一半导体层、活性层以及第二半导体层依次层叠设置于所述基底的一表面，且所述第一半导体层靠近基底设置，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接，其特征在于：所述发光二极管进一步包括一金属陶瓷层设置于所述第二半导体层远离基底的表面并与该表面接触。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属陶瓷层的折射率为一复数，且该复数的虚部大于或者小于零，且金属等离子体产生层的材料的介质常数为一复数，且该复数的实部为一个负数。
3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属陶瓷层为金属材料和电介质材料构成的复合材料层。
4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述金属材料为金、银、铝、铜、金银合金、金铝合金或银铝合金。
5.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述电介质材料包括二氧化硅、硅以及陶瓷材料中的一种。
6.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述金属陶瓷层中所述电介质材料所占的质量百分比小于等于40%。
7.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述金属陶瓷层的成分包括二氧化硅和银。
8.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述金属陶瓷层中所述二氧化硅所占的质量百分比为20%。
9.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属陶瓷层的厚度为大于等于50纳米。
10.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二半导体层的厚度为5纳米至20纳米。
11.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，进一步包括一保护层设置于所述金属陶瓷层与所述第二半导体层之间。
12.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，进一步包括多个三维纳米结构设置于所述第一半导体层、活性层、第二半导体层或金属陶瓷层的远离基底的表面。
13.如权利要求12所述的发光二极管，其特征在于，所述多个三维纳米结构并排延伸，每一所述三维纳米结构包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱与第二凸棱并排延伸，相邻的第一凸棱与第二凸棱之间具有一第一凹槽，相邻的三维纳米结构之间形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
14.如权利要求12所述的发光二极管，其特征在于，每个三维纳米结构沿其延伸方向上的横截面为M形。
15.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于，所述保护层的材料为二氧化硅、氟化镁或氟化锂。
16.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于，所述保护层的厚度为5纳米至40纳米。
17.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于，所述保护层的折射率的范围为1.2至1.5。
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