CN112331753B - 发光二极管结构 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管结构,其包括基板、发光堆叠层、第一电极、导电的第一反射器与第二电极。所述发光堆叠层包括依次层叠设置于所述基板上的多层,所述发光堆叠层靠近与远离所述基板的外表层分别为底层与顶层。所述第一电极位于所述底层远离所述基板的表面上且电性连接所述底层;导电的第一反射器位于所述顶层远离所述基板的表面且电性连接所述顶层,所述第二电极位于所述第一反射器远离所述基板的表面上且电性连接所述第一反射器。本发明提供一种倒装的发光二极管结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管结构。
背景技术
一现有的发光二极管结构包括基板、位于所述基板的表面的第一半导体层、位于所述第一半导体远离所述基板的表面的有源层、位于所述有源层远离所述第一半导体层的表面的第二半导体层、位于所述第一半导体远离所述基板的表面的第一电极、位于所述第二半导体层远离所述基板一侧的第一反射器、以及位于第二半导体层远离所述基板一侧且部分覆盖第一反射器的第二电极。所述第一电极与所述第一半导体层欧姆接触,所述第二电极与所述第二半导体层欧姆接触,所述第一反射器为分布式布拉格反射器。当因外力作用,使得所述第一反射器在所述第二电极附近出现裂缝且破坏所述第二电极与所述第二半导体层欧姆接触,则容易导致发光二极管不能正常发光,使得产品发生异常。
发明内容
鉴于此,有必要提供一种发光二极管结构,所述发光二极管结构的耐用性高。
本发明一方面提供一种发光二极管结构,包括:
基板;
发光堆叠层,包括依次层叠设置于所述基板上的多层,所述发光堆叠层靠近与远离所述基板的外表层分别为底层与顶层;
第一电极,位于所述底层远离所述基板的表面上且电性连接所述底层;
导电的第一反射器,位于所述顶层远离所述基板的表面且电性连接所述顶层;以及,
第二电极,位于所述第一反射器远离所述基板的表面上且电性连接所述第一反射器。
在本申请实施例,所述第一反射器包括多个第一介质层与多个第二介质层,所述第一介质层与所述第二介质层交替层叠设置且均为导电的,所述第一反射器中的一个第一介质层与所述发光堆叠层接触连接,所述第一介质层的折射率大于所述第二介质层的折射率。
在本申请实施例,所述第一介质层的材质为掺有铌的氧化钛,所述第二介质层的材质为氧化铟锡。
在本申请实施例,所述发光二极管结构还包括位于所述基板远离所述发光堆叠层的表面上的第二反射器。
在本申请实施例,所述第二反射器包括依次交替层叠设置的多个第三介质层与多个第四介质层,所述第三介质层与所述第四介质层交替层叠设置,所述第二反射器的一个第三介质层与所述基板接触连接;所述第三介质层的折射率大于所述第四介质层的折射率。
在本申请实施例,所述第三介质层的厚度为所述第四介质层的厚度均为其中λ为所述发光二极管结构发射的光的波长,n3为所述第三介质层的折射率,n4为所述第四介质层的折射率;所述第三介质层与所述四层为电介质材料层。
在本申请实施例,所述发光堆叠层还包括依次层叠设置于所述底层与所述顶层之间的有源层、半导体层与透明导电层,所述底层为半导体材质层,所述顶层为电流扩散层;所述发光堆叠层还包括位于所述半导体层上且夹设于所述透明导电层之间的电流阻挡层,所述电流阻挡层与所述第二电极正对设置。
在本申请实施例,所述发光二极管结构还包括绝缘层,所述绝缘层位于所述基板具有发光堆叠层的表面,且包裹设置于所述基板上的所述发光堆叠层;所述第一电极与所述第二电极相对所述绝缘层露出。
本发明另一方面还提供一种倒装的发光二极管结构,包括:
衬板;以及,
所述发光二极管结构,且所述第一电极与所述第二电极朝向并连接所述衬板的同一表面。
上述发光二极管结构,即使因外力作用所述发光二极管结构时,所述第一反射器被所述第二电极覆盖的部分与所述第一反射器的其他部分之间出现裂缝,且破坏了所述第二电极与所述发光堆叠层的电连接关系。由于所述第二电极位于所述第一反射器上且所述第一反射器具有导电性质,依然不会影响所述第二电极与所述发光堆叠层的电流导通作用,即不影响所述发光二极管结构的发光,有利于提高所述发光二极管结构的耐用性。
附图说明
图1为本发明实施例的发光二极管结构的示意图。
图2为本发明实施例的发光二极管结构的第一反射器出现裂缝的示意图。
图3为本发明实施例的发光二极管结构的第一反射器的多个第一介质层与多个第二介质层的结构示意图。
图4为本发明实施例的倒装的发光的二极管结构的示意图。
主要元件符号说明
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
附图中示出了本发明的实施例,本发明可以通过多种不同形式实现,而并不应解释为仅局限于这里所阐述的实施例。相反,提供这些实施例是为了使本发明更为全面与完整的公开,并使本领域的技术人员更充分地了解本发明的范围。为了清晰可见,在图中,层与区域的尺寸被放大了。
除非另外定义,这里所使用的所有术语(包括技术与科学术语)具有与本发明所述领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解,比如在通用的辞典中所定义的那些的术语,应解释为具有与它们在相关领域的环境中的含义相一致的含义,而不应以过度理想化或过度正式的含义来解释,除非在本文中明确地定义。
参照图1,本发明实施例提供发光二极管结构100,其包括基板10、发光堆叠层20、第一电极30、第二电极40与导电的第一反射器50。所述发光堆叠层20位于基板10上,所述发光堆叠层20包括依次层叠设置于基板10上的多层,其中所述发光堆叠层20靠近与远离所述基板10的外表层分别为底层21与顶层26,即所述底层21与所述顶层26之间还层叠设置有其他的层。导电的所述第一反射器50位于所述顶层26远离所述基板10的表面且电性连接所述顶层26。所述第二电极40位于所述第一反射器50远离所述基板10的表面且电性连接所述第一反射器50。在本实施例中,所述第一反射器50为分布式布拉格反射器,所述第一反射器50用于将发光堆叠层20产生并传送至所述第一反射器50的光进行反射。
通常所述第一电极30与所述第二电极40连接所述发光堆叠层20的相对的两端且被施加不同的电压,从而驱动所述发光二极管结构100发光。现有技术中,所述第一反射器50为非导电的材质,如果所述第一反射器50被所述第二电极40覆盖的部分与所述第一反射器50的其他部分出现裂缝,则会导致所述第二电极40与所述发光堆叠层20的电连接关系被破坏,如图2所示。而在本实施例中,由于所述第二电极40位于所述第一反射器50上且所述第一反射器50具有导电性质,即使由于外力使得所述第一反射器50被所述第二电极40覆盖的部分与所述第一反射器50的其他部分出现裂缝,从而使得所述第二电极40与所述发光堆叠层20的电连接关系被破坏,也依然不会影响所述第二电极40与所述发光堆叠层20的电流导通作用,即不影响所述发光二极管结构100的发光。
在本实施例中,所述基板10的表面可以生长半导体材料,且所述基板10的材质可为绝缘材料、导电材料或者半导体材料。所述基板10可以为但不限于蓝宝石、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或者GaN。在本实施例中,可在所述基板10靠近所述发光堆叠层20的表面上形成多个微结构104,所述微结构104朝向所述发光堆叠层20,所述微结构104可提高形成所述发光二极管结构100的发光效率。
在本实施例中,所述第一电极30与所述第二电极40均为金属电极。所述第一电极30与所述第二电极40可包括下列中的至少一种:金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铟(In)、钛(Ti)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、镁(Mg)、钽(Ta)、铬(Cr)、钨(W)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)与它们的合金。所述第一电极30与所述第二电极40可由一层或多层导电材料形成。在一些实施例中,所述第一电极30与所述第二电极40可为透明电极,可以为但不限于铟锡氧化物(ITO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌(ZnO)、三氧化二铟(In2O3)、二氧化锡(SnO2)、氧化镉(CdO)、镉锡氧化物(CdSnO4)或三氧化二镓(Ga2O3)形成。
参照图3,所述第一反射器50包括多个第一介质层51与多个第二介质层52,所述第一介质层51与所述第二介质层52交替层叠设置且均为导电的。所述第一反射器50的一个第一介质层51与所述发光堆叠层20接触连接。在所述第一反射器50中,所述第一介质层51的折射率大于所述第二介质层52的折射率。在本实施例中,相互接触的一个第一介质层51与一个第二介质层52组成一个第一布拉格层,所述多个第一布拉格层组成所述第一反射器50,每一个第一布拉格层中的第一介质层51较第二介质层52更接近所述发光堆叠层20。
在实施例中,所述第一介质层51的材质为TiO2:Nb,即所述第一介质层51的材质为掺有铌(Nb)的氧化钛(TiO2),所述第一介质层51的折射率约为2.8;所述第二介质层52的材质为氧化铟锡(In2O3:Sn),其折射率约为2.2,满足所述第一介质层51折射率大于所述第二介质层52的折射率。所述第一介质层51的厚度为所述第二介质层52的厚度均为其中λ为所述发光二极管结构100发射的光的波长,n1为所述第一介质层51的折射率,n2为所述第二介质层52的折射率。
如图1所示,所述发光二极管结构100还包括位于所述基板10远离所述发光堆叠层20的表面上的第二反射器60。所述第二反射器60为分布式布拉格反射器,所述第二反射器60可以用于将发光堆叠层20产生并传送至所述第二反射器60的光进行反射。在本实施例中,所述第二反射器60包括依次交替层叠设置的多个第三介质层61与多个第四介质层62,所述第二反射器60的一个第三介质层61与所述基板10接触连接,所述第三介质层61的折射率大于所述第四介质层62的折射率。交替层叠的多个第三介质层61与多个第四介质层62的结构与图3中示意的所述第一反射器50的结构相似。在本实施例中,相互接触一个第三介质层61与一个第四介质层62组成一个第二布拉格层,所述多个第二布拉格层组成所述第二反射器60,每一个第二布拉格层中的第三介质层61较第四介质层62更接近基板10。
在本实施例中,所述第三介质层61的厚度为所述第四介质层62的厚度均为其中λ为所述发光二极管结构100发射的光的波长,n3为所述第三介质层61的折射率,n4为所述第四介质层62的折射率。所述第三介质层61与所述第四介质层62的厚度会受到所述发光二极管结构100发射的光的波长的影响。
在本实施例中,所述第三介质层61与所述第四介质层62为电介质材料层。在一实施例中,所述第三介质层61的材质为氧化钛(TiO2),其折射率约为2.8;所述第四介质层62的材质为氧化硅(SiO2),其折射率为1.4,满足所述第三介质层61的折射率大于所述第四介质层62的折射率。
如图1所示,所述发光堆叠层20还包括依次层叠设置于所述底层21与所述顶层26之间的有源层22、半导体层23与透明导电层24。具体地,所述底层21位于所述基板10上,所述有源层22位于所述底层21与远离所述基板10的表面,所述半导体层23位于所述有源层22远离所述底层21的表面,所述透明导电层24位于所述半导体层23远离所述有源层22的表面,所述顶层26位于所述透明导电层24上且覆盖所述电流阻挡层25与所述透明导电层24。所述第一反射器50位于作为电流扩散层的顶层26远离所述透明导电层24的表面上。在本实施例中,所述底层21为半导体材质层,所述顶层26为电流扩散层。
如图1所示,所述发光堆叠层20还包括位于所述半导体层23上且夹设于所述透明导电层24之间的电流阻挡层25,即所述第二电极40位于所述第一反射器50远离所述顶层26的表面且正对所述电流阻挡层25设置。
在本实施例中,作为电流扩散层的顶层26可以让电流平均分布到第二电极40以外的区域,让发光区域分布到第二电极40以外的区域。所述电流阻挡层25直接形成在半导体层23上且接触所述顶层26,其位置与形状对应于所述第一电极30,所述电流阻挡层25可以防止电流直接经由第二电极40下方流进半导体层23中,以降低在第二电极40下方产生电子电洞复合的机率,以此,可以提高第二电极40以外区域的出光效率。
在本实施例中,所述第一电极30与为半导体材质的底层21欧姆接触,所述第二电极40与所述半导体层23欧姆接触。所述底层21与所述半导体层23可分别为n型掺杂的半导体层与p型掺杂的半导体层。相反地,所述底层21与所述半导体层23可分别为p型掺杂的半导体层与n型掺杂的半导体层。所述底层21与所述半导体层23中的每一个可由单层形成,或者可包括具有不同掺杂浓度与组成的多层。所述有源层22可发射具有通过电子-空穴复合产生的预定能级的光,所述有源层22可以为但不限于量子阱(SQW)结构。
在一实施例中,在所述基板10与所述发光堆叠层20之间可设置缓冲层(图未示),缓冲层用于提高形成发光堆叠层20中的半导体层的结晶度,以及在所述基板10上形成所述发光堆叠层20时保护所述基板10。所述缓冲层可由在底温下生长的未掺杂的铝镓氮化物(AlxGa1-xN)形成。
进一步参照图1,所述发光二极管结构100还包括绝缘层70,所述绝缘层70位于所述基板10具有发光堆叠层20的一表面。所述绝缘层70包裹设置于所述基板10上的所述发光堆叠层20,且所述第一电极30与所述第二电极40相对所述绝缘层70露出。即所述绝缘层70包裹依次层叠设置于所述基板10上的所述底层21、所述有源层22、所述半导体层23、所述透明导电层24、所述顶层26。在本实施例中,所述底层21的尺寸大于述所述有源层22、所述半导体层23、所述透明导电层24、所述顶层26、第一反射器50与所述第二电极40,使得所述有源层22、所述半导体层23、所述透明导电层24、所述顶层26与第一反射器50依次层叠设置于所述底层21远离所述基板10的一侧以形成一个层叠结构,并且所述第一电极30与该层叠结构间隔设置于所述底层21上。所述第一电极30与所述层叠结构之间填充有绝缘层70。
在本实施例中,所述绝缘层70为透明绝缘层或非透明绝缘层。所述电流阻挡层25与所述绝缘层为绝缘材料,可以为但不限于SiO2、SiNx、Al2O3、HfO、TiO2与ZrO。所述顶层26的材质可以为但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化锌铝、氧化锡、氧化镉锡、氧化锑锡以及镍/金(Ni/Au)。
在本实施例中,所述基板10定义有第一表面101、与第一表面101相对的第二表面102,以及连接于所述第一表面101与所述第二表面102之间的两个侧面103。所述第二反射器60位于所述第二表面102上;所述发光堆叠层20位于所述第一表面101上;所述第一反射器50位于所述发光堆叠层20远离所述第一表面101的一侧;从而使得所述发光二极管结构100发射的光从所述基板10的两个侧面103出射。
参照图4,本发明实施例还提供倒装的发光二极管结构200,其包括衬板80与所述发光二极管结构100,所述第一电极30与所述第二电极40朝向并连接所述衬板80的同一表面。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术案的范围。
Claims (8)
1.一种发光二极管结构,其特征在于,包括:
基板;
发光堆叠层,包括依次层叠设置于所述基板上的多层,所述发光堆叠层靠近与远离所述基板的外表层分别为底层与顶层;
第一电极,位于所述底层远离所述基板的表面上且电性连接所述底层;
导电的第一反射器,位于所述顶层远离所述基板的表面且电性连接所述顶层;
第二电极,位于所述第一反射器远离所述基板的表面上且电性连接所述第一反射器;以及
第二反射器,位于所述基板远离所述发光堆叠层的表面上;
所述第一反射器包括多个第一介质层与多个第二介质层,所述第一介质层与所述第二介质层交替层叠设置且均为导电的,所述第一反射器中的一个第一介质层与所述发光堆叠层接触连接,所述第一介质层的折射率大于所述第二介质层的折射率。
3.如权利要求1所述的发光二极管结构,其特征在于,所述第一介质层的材质为掺有铌的氧化钛,所述第二介质层的材质为氧化铟锡。
4.如权利要求1所述的发光二极管结构,其特征在于,所述第二反射器包括依次交替层叠设置的多个第三介质层与多个第四介质层,所述第三介质层与所述第四介质层交替层叠设置,所述第二反射器的一个第三介质层与所述基板接触连接;所述第三介质层的折射率大于所述第四介质层的折射率。
6.如权利要求1所述的发光二极管结构,其特征在于,所述发光堆叠层还包括依次层叠设置于所述底层与所述顶层之间的有源层、半导体层与透明导电层,所述底层为半导体材质层,所述顶层为电流扩散层;所述发光堆叠层还包括位于所述半导体层上且夹设于所述透明导电层之间的电流阻挡层,所述电流阻挡层与所述第二电极正对设置。
7.如权利要求6所述的发光二极管结构,其特征在于,所述发光二极管结构还包括绝缘层,所述绝缘层位于所述基板具有发光堆叠层的表面,且包裹设置于所述基板上的所述发光堆叠层;所述第一电极与所述第二电极相对所述绝缘层露出。
8.一种倒装的发光二极管结构,其特征在于,包括:
衬板;以及
如权利要求1至7任意一项所述的发光二极管结构,且所述第一电极与所述第二电极朝向并连接所述衬板的同一表面。
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