CN201985158U

CN201985158U - 一种结构改良的led芯片

Info

Publication number: CN201985158U
Application number: CN2011200769415U
Authority: CN
Inventors: 王维昀; 周爱新
Original assignee: FUDI ELECTRONIC MATERIAL Co Ltd DONGGUAN
Current assignee: FUDI ELECTRONIC MATERIAL Co Ltd DONGGUAN
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2021-03-22

Abstract

本实用新型涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种结构改良的LED芯片。本实用新型所述的一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底、N型半导体层、有源层以及P型半导体层，所述衬底的下方层叠设置有反射镜，反射镜与衬底之间分布有颗粒状的银粒子，银粒子的一侧壁粘附于衬底的下表面，银粒子的其余侧壁与反射镜贴合。位于衬底下方的银粒子与反射镜组合并形成复合反射镜，相对于单一金属反射镜或者介电质反射镜而言，该复合反射镜具有较高的表面粗糙度并能够将有源层发出的光线由镜面反射状态变成漫反射状态，漫反射可以增加透出本实用新型的出光面的光线；所以，本实用新型能够有效地提高出光效率并最终提升照明亮度。

Description

一种结构改良的LED芯片

技术领域

本实用新型涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种结构改良的LED芯片。

背景技术

因过度开发导致全球面临能源短缺以及地球环境巨变的威胁，新型且节能省碳概念的光源成为二十一世纪照明最重要的研究课题之一。发光二极管（Light Emitting Diode——LED）无疑是最具开发潜力的绿色照明光源的代表；发光二极管具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、环保以及高亮度等优点。凭借上述多方面的优点，发光二极管应用越来越普遍且应用范围日渐多元化，如交通信号灯、车用照明设备、户外显示器、液晶电视以及手机背光源等。

随着LED芯片制备技术不断地提高，如何提高亮度成为LED进入照明领域的重要指标，其中以氮化镓（GaN）系发光二极管所扮演的角色更是不容忽视。现有LED灯虽然能够在一定程度上实现照明功能，但是普遍存在出光效率不高，亮度亟待进一步提高等缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种出光效率、亮度均较高的结构改良的LED芯片。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底、N型半导体层、有源层以及P型半导体层，所述衬底的下方层叠设置有反射镜，反射镜与衬底之间分布有颗粒状的银粒子，银粒子的一侧壁粘附于衬底的下表面，银粒子的其余侧壁与反射镜贴合。

其中，所述银粒子呈半球状，银粒子的球形面与所述反射镜贴合，银粒子的水平面粘附于所述衬底的下表面。

其中，所述N型半导体层为N型GaN层，所述有源层为InGaN/GaN多重量子井发光层，所述P型半导体层为P型GaN层。

其中，所述衬底为碳化硅基板。

其中，所述衬底为蓝宝石基板。

其中，所述N型半导体层电连接有N型焊接垫，所述P型半导体层电连接有P型焊接垫。

其中，所述P型焊接垫与所述P型半导体层之间设置有透明导电层，P型焊接垫、透明导电层以及P型半导体层依次电连接。

其中，所述透明导电层为氧化铟镓透明导电层或者氧化锌透明导电层。

其中，所述反射镜为TiO₂/SiO₂反射镜。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所述的一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底、N型半导体层、有源层以及P型半导体层，所述衬底的下方层叠设置有反射镜，反射镜与衬底之间分布有颗粒状的银粒子，银粒子的一侧壁粘附于衬底的下表面，银粒子的其余侧壁与反射镜贴合。位于衬底下方的银粒子与反射镜组合并形成复合反射镜，相对于单一金属反射镜或者介电质反射镜而言，该复合反射镜具有较高的表面粗糙度并能够将有源层发出的光线由镜面反射状态变成漫反射状态，漫反射可以增加透出本实用新型的出光面的光线；所以，本实用新型能够有效地提高出光效率并最终提升照明亮度。

附图说明

下面利用附图来对本实用新型作进一步的说明，但是附图中的实施例不够成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型一种结构改良的LED芯片的结构示意图。

在图1中包括有：

1——衬底 2——N型半导体层 3——有源层

4——P型半导体层 5——反射镜 6——银粒子

7——N型焊接垫 8——P型焊接垫 9——透明导电层。

具体实施方式

为引用和清楚起见，下文中所使用的技术术语、简写或者缩写总结如下：

GaN——氮化镓；InGaN/GaN——氮化镓铟/氮化镓；TiO₂——二氧化钛；SiO₂——二氧化硅。

下面结合实施例来对本实用新型的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底1、N型半导体层2、有源层3以及P型半导体层4，所述衬底1的下方层叠设置有反射镜5，反射镜5与衬底1之间分布有颗粒状的银粒子6，银粒子6的一侧壁粘附于衬底1的下表面，银粒子6的其余侧壁与反射镜5贴合。

在本实用新型制备过程中，首先使用蒸镀机在衬底1的下表面镀上一层均匀的银薄膜；将蒸镀完毕后的衬底1放入快速退火炉中进行退火处理，其中，退火处理的目的在于：使银薄膜受热熔化并达到熔融状态，银熔液由于银分子之间的范德华力作用而聚集在一起并最终使得层状的银薄膜变成颗粒状的银粒子6；待银薄膜颗粒化以后，冷却凝固并利用蒸镀机在衬底1的下方再镀上一层用于反射光线的反射镜5，此时，银粒子6被夹持于衬底1与反射镜5之间，其中，银粒子6的一侧壁粘附于衬底1的下表面，银粒子6的其余侧壁与反射镜5贴合。

当本实用新型接上正向电压时，此时，P型半导体层4与外接电源的正极接通，N型半导体层2与外接电源的负极接通，位于P型半导体层4的空穴在电场作用下朝N型半导体层2一侧移动，位于N型半导体层2的电子在电场作用下朝P型半导体层4一侧移动，空穴与电子在有源层3复合并产生自发辐射的荧光。位于衬底1下方的银粒子6与反射镜5组合并形成复合反射镜，由有源层3发出的光线经银粒子6以及反射镜5反射后再经位于P型半导体层4一侧的出光面透射至外界；相对于现有单一金属反射镜或者介电质反射镜而言，该复合反射镜具有较高的表面粗糙度并能够将有源层3发出的光线由镜面反射状态变成漫反射状态，相对于镜面反射而言，漫反射可以增加透出出光面的光线；所以，本实用新型能够有效地提高出光效率并最终提升照明亮度。此外，本实用新型的反射镜5可以为TiO₂/SiO₂反射镜，其中，该TiO₂/SiO₂反射镜包括依次层叠并交错设置的TiO₂层以及SiO₂层，本实用新型通过采用TiO₂层以及SiO₂层堆叠的结构形式实现全方位反射的功效，进而进一步减少出光损失并提高出光效率；当然，本实用新型的反射镜5也可以为其他类型的反射镜，例如由金、铝、镍或者铬等金属材质制备而成的金属反射镜。

另外，在层状的银薄膜退火过程中，银熔液由于分子间的范德华力作用而聚集成团状并最终经冷却凝固成银粒子6，成型后的银粒子6一般呈半球状，此时，银粒子6的球形面与反射镜5贴合，银粒子6的水平面粘附于衬底1的下表面。当然，上述银粒子6形状并不构成对本实用新型的限制，在具体的制备成型过程中，银粒子6还可以制备成其他形状。

本实用新型可以应用于各种类型的发光二极管而并不仅仅局限于某一特定类型的发光二极管，即本实用新型可以应用于氮化镓系发光二极管、砷化镓系发光二极管、氯化镓系发光二极管等不同类型的发光二极管中；其中，考虑到氮化镓系发光二极管在照明领域所起到的重要作用，故本实用新型应用于氮化镓系发光二极管将会取得非常显著的效果。当本实用新型应用于氮化镓系发光二极管时，此时，N型半导体层2为N型GaN层，有源层3为InGaN/GaN多重量子井发光层， P型半导体层4为P型GaN层。

进一步的，衬底1可以为碳化硅基板，也可以为蓝宝石基板。其中，碳化硅基板具有良好的导电以及导热性能，这有利于将本实用新型应用于面积较大的大功率LED芯片中；蓝宝石基板具有稳定性较好、机械强度较高以及加工工艺成熟等特点，这有利于本实用新型的推广与应用。

更进一步的，考虑到不同材质的衬底1具有不同的导电性能，当衬底1为蓝宝石基板时，由于蓝宝石基板不能够导电，故而由蓝宝石基板作衬底1的LED芯片不能制成垂直结构，只能制成如图1所示的水平结构，此时，N型半导体层2电连接有N型焊接垫7， P型半导体层4电连接有P型焊接垫8，N型焊接垫7与外接电源的负极连接，P型焊接垫8与外接电源的正极连接；当衬底1为碳化硅基板时，由于碳化硅基板具有良好导电性能，故而由碳化硅基板作衬底1的LED芯片可以制成垂直结构，此时，N型焊接垫7与P型焊接垫8沿竖直方向排列。

作为优选的实施方式，所述P型焊接垫8与所述P型半导体层4之间设置有透明导电层9，P型焊接垫8、透明导电层9以及P型半导体层4依次电连接。在本实用新型工作过程中，透明导电层9使电流分散地通过P型GaN层以及InGaN/GaN多重量子井发光层，这样就增大了InGaN/GaN多重量子井发光层的发光面积进而增加了本实用新型的光亮度。在本实用新型制备过程中，透明导电层9贴覆于P型GaN层的上方，P型焊接垫8将P型GaN层与外接电源连接于一起。此外，本实用新型所采用的透明导电层9可以为氧化铟镓（ITO）透明导电层，也可以为氧化锌透明导电层，当然，上述透明导电层9并不构成对本实用新型的限制，本实用新型所采用的透明导电层还可以为薄金属式透明导电层，例如镍-金双金属层。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底（1）、N型半导体层（2）、有源层（3）以及P型半导体层（4），其特征在于：所述衬底（1）的下方层叠设置有反射镜（5），反射镜（5）与衬底（1）之间分布有颗粒状的银粒子（6），银粒子（6）的一侧壁粘附于衬底（1）的下表面，银粒子（6）的其余侧壁与反射镜（5）贴合。

2.根据权利要求1所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述银粒子（6）呈半球状，银粒子（6）的球形面与所述反射镜（5）贴合，银粒子（6）的水平面粘附于所述衬底（1）的下表面。

3.根据权利要求1所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述N型半导体层（2）为N型GaN层，所述有源层（3）为InGaN/GaN多重量子井发光层，所述P型半导体层（4）为P型GaN层。

4.根据权利要求3所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述衬底（1）为碳化硅基板。

5.根据权利要求3所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述衬底（1）为蓝宝石基板。

6.根据权利要求5所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述N型半导体层（2）电连接有N型焊接垫（7），所述P型半导体层（4）电连接有P型焊接垫（8）。

7.根据权利要求6所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述P型焊接垫（8）与所述P型半导体层（4）之间设置有透明导电层（9），P型焊接垫（8）、透明导电层（9）以及P型半导体层（4）依次电连接。

8.根据权利要求7所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述透明导电层（9）为氧化铟镓透明导电层或者氧化锌透明导电层。

9.根据权利要求1所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于：所述反射镜（5）为TiO₂/SiO₂反射镜。