CN104993039A - 一种高效线偏振光的led结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效线偏振光的LED结构，包括GaN基的LED芯片、反射镜、旋光物质结构及若干条形结构的金属Al栅，反射镜及旋光物质结构设于GaN基的LED芯片的下部，各金属Al栅设于GaN基的LED芯片的上部，且各金属Al栅从左到右依次平行分布。本发明的线偏振光的出光效率高。
Description
技术领域
本发明属于半导体发光二极管技术领域，涉及一种LED结构，具体涉及一种高效线偏振光的LED结构。
背景技术
氮化镓(GaN)基发光二极管(Light Emitting Diode，以下简称LED)具有带隙宽、性能稳定、电子漂移饱和速率高等优点，在高亮度发光二极管领域有着巨大的应用潜力和广阔的市场前景。
GaN作为第三代半导体具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。但是现有的GAN基的LED芯片中中量子阱有源层发出光为无方向性的，因此出光率较低，因此严重的限制了其应用的范围。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高效线偏振光的LED结构，该LED结构的线偏振光的出光效率高。
为达到上述目的，本发明所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，包括GaN基的LED芯片、反射镜、旋光物质结构及若干条形结构的金属Al栅，反射镜及旋光物质结构设于GaN基的LED芯片的下部，各金属Al栅设于GaN基的LED芯片的上部，且各金属Al栅从左到右依次平行分布。
所述GaN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片、水平结构的LED芯片或倒装结构的LED芯片。
当所述GAN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片时，各金属Al栅及GAN基的LED芯片中的n电极均设于GAN基的LED芯片中n型GaN层的上表面，且金属Al栅分布于GAN基的LED芯片中n电极的两侧；反射镜设于GAN基的LED芯片中衬底与P型GaN层之间，GAN基的LED芯片中P型GaN层上与反射镜相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽，圆柱形的凹槽内填充有旋光物质，各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构，相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙。
所述圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中n电极同一侧的相邻两个金属Al栅左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅的厚度为30nm-100nm。
当所述GAN基的LED芯片为水平结构的LED芯片时，各金属Al栅与GAN基的LED芯片中的p电极均设于GAN基的LED芯片中P型GaN层的上表面，旋光物质结构与反射镜自上到下依次设于GAN基的LED芯片中衬底的下表面。
相邻两个金属Al栅左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅的厚度为30nm-100nm，旋光物质结构的厚度为50nm-400nm。
当所述GAN基的LED芯片为倒装结构的LED芯片时，各金属Al栅设于GAN基的LED芯片中衬底的上表面，反射镜设于GAN基的LED芯片中p电极与P型GaN层之间，GAN基的LED芯片中P型GaN层上与反射镜相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽，圆柱形的凹槽内填充有旋光物质，各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构，相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙。
所述圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm，相邻两个金属Al栅左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅的厚度为30nm-100nm。
所述反射镜通过Ag、AL或DBR制作而成。
所述旋光物质结构由液晶材料、云母或石英晶体制作而成。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的高效线偏振光的LED结构在使用时，当给GaN基的LED芯片中的n电极和p电极加上电压时，电子被注入到GaN基的LED芯片的量子阱有源层中，在量子阱有源层中，电子和空穴复合并发出光子，从而形成TE模式线偏振光和TM模式线偏振光，金属Al栅对TM模式线偏振光具有很高的透过性，对TE模式线偏振光具有很高的反射性，因而TM模式线偏振光经金属Al栅射出或经反射镜反射后再经金属Al栅射出，TE模式线偏振光经金属Al栅反射或直接照着到旋光物质结构时，偏振方向发生变化，并出现TM模式线偏振光分量，该TM模式线偏振光分量经反射镜反射后经金属Al栅射出，从而使原有的TE模式线偏振光的一部分TM模式线偏振光分量射出，剩余的TE模式线偏振光继续经旋光物质结构进行偏振反向的变化，再出现TM模式线偏振光分量，再经金属Al栅射出，直至TE模式线偏振光全部转换为TM模式线偏振光并经金属Al栅射出为止，从而有效的提高了偏振光的出光效率高，同时极大的提高偏振光波长的单一性，进而实现优异的光学偏振特性。
附图说明
图1为本发明中当GaN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片时的结构示意图；
图2为本发明中当GaN基的LED芯片为水平结构的LED芯片时的结构示意图；
图3为本发明中当GaN基的LED芯片为倒装结构的LED芯片时的结构示意图。
其中、1为n电极、2为n型GaN层、3为量子阱有源层、4为p型GaN层、5为反射镜、6为衬底、7为金属Al栅、8为旋光物质结构、9为p电极、10为粘结结构、11为倒装芯片衬底。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的高效线偏振光的LED结构包括GaN基的LED芯片、反射镜5、旋光物质结构8及若干条形结构的金属Al栅7，反射镜5及旋光物质结构8设于GaN基的LED芯片的下部，各金属Al栅7设于GaN基的LED芯片的上部，且各金属Al栅7从左到右依次平行分布，所述GaN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片、水平结构的LED芯片或倒装结构的LED芯片，反射镜5通过Ag、AL或DBR制作而成；旋光物质结构8由液晶材料、云母或石英晶体制作而成。
参考图1，当所述GAN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片时，各金属Al栅7及GAN基的LED芯片中的n电极1均设于GAN基的LED芯片中n型GaN层2的上表面，且金属Al栅7分布于GAN基的LED芯片中n电极1的两侧；反射镜5设于GAN基的LED芯片中衬底6与P型GaN层4之间，GAN基的LED芯片中P型GaN层4上与反射镜5相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽，圆柱形的凹槽内填充有旋光物质，各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构8，相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙；圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中n电极1同一侧的相邻两个金属Al栅7左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅7的厚度为30nm-100nm。所述GaN基的LED芯片由上到下依次设有n电极1、N型GaN2层、量子阱有源层3、P型GaN层4及衬底6；
参考图2，当所述GAN基的LED芯片为水平结构的LED芯片时，各金属Al栅7与GAN基的LED芯片中的p电极9均设于GAN基的LED芯片中P型GaN层4的上表面，旋光物质结构8与反射镜5自上到下依次设于GAN基的LED芯片中衬底6的下表面；相邻两个金属Al栅7左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅7的厚度为30nm-100nm，旋光物质结构8的厚度为50nm-400nm。所述GaN基的LED芯片包括p电极9、P型GaN层4、量子阱有源层3、N型GaN层2、n电极1及衬底6。
参考图3，当所述GAN基的LED芯片为倒装结构的LED芯片时，各金属Al栅7设于GAN基的LED芯片中衬底6的上表面，反射镜5设于GAN基的LED芯片中p电极9与P型GaN层4之间，GAN基的LED芯片中P型GaN层4上与反射镜5相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽，圆柱形的凹槽内填充有旋光物质，各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构8，相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙，GaN基的LED芯片包括衬底6、N型GaN层2、量子阱有源层3、n电极1、P型GaN层4、粘结结构10、p电极9及倒装芯片衬底11；圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm，相邻两个金属Al栅7左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅7的厚度为30nm-100nm。
Claims (10)
1.一种高效线偏振光的LED结构，其特征在于，包括GaN基的LED芯片、反射镜(5)、旋光物质结构(8)及若干条形结构的金属Al栅(7)，反射镜(5)及旋光物质结构(8)设于GaN基的LED芯片的下部，各金属Al栅(7)设于GaN基的LED芯片的上部，且各金属Al栅(7)从左到右依次平行分布。
2.根据权利要求1所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，所述GaN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片、水平结构的LED芯片或倒装结构的LED芯片。
3.根据权利要求2所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，当所述GAN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片时，各金属Al栅(7)及GAN基的LED芯片中的n电极(1)均设于GAN基的LED芯片中n型GaN层(2)的上表面，且金属Al栅(7)分布于GAN基的LED芯片中n电极(1)的两侧；反射镜(5)设于GAN基的LED芯片中衬底(6)与P型GaN层(4)之间，GAN基的LED芯片中P型GaN层(4)上与反射镜(5)相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽，圆柱形的凹槽内填充有旋光物质，各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构(8)，相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙。
4.根据权利要求3所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，所述圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中n电极(1)同一侧的相邻两个金属Al栅(7)左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅(7)的厚度为30nm-100nm。
5.根据权利要求2所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，当所述GAN基的LED芯片为水平结构的LED芯片时，各金属Al栅(7)与GAN基的LED芯片中的p电极(9)均设于GAN基的LED芯片中P型GaN层(4)的上表面，旋光物质结构(8)与反射镜(5)自上到下依次设于GAN基的LED芯片中衬底(6)的下表面。
6.根据权利要求5所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，相邻两个金属Al栅(7)左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅(7)的厚度为30nm-100nm，旋光物质结构(8)的厚度为50nm-400nm。
7.根据权利要求2所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，当所述GAN基的LED芯片为倒装结构的LED芯片时，各金属Al栅(7)设于GAN基的LED芯片中衬底(6)的上表面，反射镜(5)设于GAN基的LED芯片中p电极(9)与P型GaN层(4)之间，GAN基的LED芯片中P型GaN层(4)上与反射镜(5)相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽，圆柱形的凹槽内填充有旋光物质，各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构(8)，相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙。
8.根据权利要求7所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，所述圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm，相邻两个金属Al栅(7)左侧面之间的间距为80nm-300nm，各金属Al栅(7)的厚度为30nm-100nm。
9.根据权利要求1所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，所述反射镜(5)通过Ag、AL或DBR制作而成。
10.根据权利要求1所述的高效线偏振光的LED结构，其特征在于，所述旋光物质结构(8)由液晶材料、云母或石英晶体制作而成。
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