CN207134383U - 一种大功率led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种大功率LED芯片，透明导电层包括：透明导电金属氧化物膜层与石墨烯膜层交替层叠组成的多个周期的层叠结构，电流扩散均匀，在大功率LED芯片中，可替代电极所延伸出的电极脚的作用，节省电极的材料成本，同时无电极脚的遮光，出光效率高，光电性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体照明领域，具体涉及一种成本低、电流扩散均匀、光电性好的大功率LED芯片。
背景技术
发光二极管(LightEmitting Diode，LED)，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示发光二极管板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。
LED芯片也称为LED发光芯片，是LED灯的核心组件，也就是指的P-N结(也叫发光层或有源层)。其主要功能是：把电能转化为光能，蓝光LED芯片的主要材料为GaN。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
在GaN(氮化镓)蓝光LED芯片制作过程中，电流的扩散程度决定其发光的均匀性、电压及出光亮度，所以，在一些较大尺寸的LED芯片中，往往会在P电极的下方设置一电流阻挡层，如中国实用新型专利申请号为：CN201120189190.8公开的一种具有反射型电流阻挡层的LED芯片，使P电极下的电流强制性的往外围扩散。对于大功率的LED芯片(功率在1W以上)，通常的做法是P电极延伸出电极脚，电流阻挡层同样设置在延伸出的电极脚的下方，如中国实用新型专利申请号为：CN201620142355.9公开的一种LED芯片所示。但上述两种情况中，第一种适用于中小尺寸的产品，第二种延伸出电极脚的方式，增大电极的面积所带来的代价是出光面减少，光线会被电极及延伸出的电极脚所遮挡，导致出光效率提升有限，同时增大电极的成本(金Au的成本)。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种成本低、电流扩散均匀、光电性好的大功率LED芯片。
为达到上述目的，本实用新型提供的一种大功率LED芯片，包括：
蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的上表面阵列排布有一体延伸成型的凸点；
GaN外延层，所述外延层包括：在该蓝宝石衬底的上表面依次层叠设置的缓冲层、N型层、发光层及P型层；部分P型层区域蚀刻裸露出N型层；
透明导电层，所述透明导电层设置在P型层表面，所述透明导电层包括：透明导电金属氧化物膜层与石墨烯膜层交替层叠组成的多个周期的层叠结构，所述该透明导电层的最下层及最上层均为透明导电金属氧化物膜层；
P电极与N电极，所述P电极设置在P型层表面的透明导电层上，所述N电极设置在裸露出的N型层上；
透明保护层，所述透明保护层覆盖在P电极与N电极之外的透明导电层与N型层的表面；
反光层，所述反光层设置在外延层的蓝宝石衬底的下表面。
进一步的，所述蓝宝石衬底的上表面阵列排布有一体延伸成型的凸点的形状为锥形结构。
进一步的，所述透明导电金属氧化物膜层为ITO膜层或氧化锌膜层。
进一步的，P电极与N电极的结构均为从上到下依次层叠金属层，该金属层依次为铬/铝/珠/铂/金。
进一步的，所述反光层为镀银层或布拉格反射层。
通过本实用新型提供的技术方案，具有如下有益效果：
1.所述蓝宝石衬底的上表面阵列排布有一体延伸成型的凸点，该凸点可将一部分向下方向射出的光线反射或折射回去，提高出光效率，再者，凸点具有倾斜面，可减少蓝宝石衬底与GaN外延层之间的晶格错位密度；同样的，在制备N型层之前铺垫一缓冲层，晶格错位在缓冲层内，不会影响N型层的质量；
2.透明导电层包括：透明导电金属氧化物膜层与石墨烯膜层交替层叠组成的至少二个周期的层叠结构，石墨烯膜层的电流扩散功能强，至少间隔设置两层的石墨烯膜层，其相邻两石墨烯膜层的透明导电金属氧化物膜层电流扩散速度较慢，可起到电流缓冲作用，为下一层的石墨烯膜层的电流扩散做好准备；
3.所述该透明导电层的最下层及最上层均为透明导电金属氧化物膜层，石墨烯膜层与GaN外延层之间电阻值大，透明导电金属氧化物膜层(如ITO膜层)与GaN外延层的欧姆接触性好，电阻值低，所以将其设置在最下层；石墨烯膜层为超薄的透明导电层，在制备过程中易脱离或损伤，所以在最上层设置一透明导电金属氧化物膜层，起到保护作用；
4.在蓝宝石衬底的下表面增加一反光层，增大出光量。
附图说明
图1所示为实施例中大功率LED芯片的部分结构的示意图；
图2所示为实施例中大功率LED芯片的示意图；
图3所示为施例中透明导电层的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
参照图1至图3所示，本实用新型提供的一种大功率LED芯片，包括：
蓝宝石衬底10，所述蓝宝石衬底10的上表面阵列排布有一体延伸成型的三角锥形的凸点101；
GaN外延层，所述外延层包括：在该蓝宝石衬底10的上表面依次层叠设置的缓冲层201、N型层202、发光层203及P型层204；部分P型层204区域蚀刻裸露出N型层202；
透明导电层30，所述透明导电层30设置在P型层204表面，所述透明导电层30包括：ITO膜层与石墨烯膜层交替层叠组成的2.5个周期的层叠结构，所述该透明导电层的最下层及最上层均为ITO膜层；透明导电层30从下至上依次为第一ITO膜层301、第一石墨烯膜层302、第二ITO膜层303、第二石墨烯膜层304及第三ITO膜层305。
P电极401与N电极402，所述P电极401设置在P型层204表面的透明导电层30上，所述N电极402设置在裸露出的N型层202上；
透明保护层50，该透明保护层50为二氧化硅层50，所述透明保护层50覆盖在P电极401与N电极402之外的透明导电层30与N型层202的表面；
反光层60，该反光层60为镀银层60，所述反光层60设置在蓝宝石衬底的下表面。
本实施例中，所述蓝宝石衬底10的上表面阵列排布有一体延伸成型的三角锥形的凸点101，该凸点101可将一部分向下方向射出的光线反射或折射回去，提高出光效率，再者，凸点101具有倾斜面，可减少蓝宝石衬底10与GaN外延层之间的晶格错位密度；同样的，在制备N型层202之前铺垫一缓冲层201，晶格错位在缓冲层201内，不会影响N型层202的质量，结构稳定；在其他实施例中，其结构也可设置为六角锥形等其他锥形结构。
本实施例中，透明导电金属氧化物膜层为ITO膜层，在其他实施例中，也可以用氧化锌膜层替代。
本实施例中，所述该透明导电层30的最下层及最上层均为ITO膜层，从下至上依次为第一ITO膜层301、第一石墨烯膜层302、第二ITO膜层303、第二石墨烯膜层304及第三ITO膜层305；石墨烯膜层与GaN外延层之间电阻值大，ITO膜层与GaN外延层的欧姆接触性好，电阻值低，所以将其设置在最下层；石墨烯膜层为超薄的透明导电层，在制备过程中易脱离或损伤，所以在最上层设置ITO膜层，起到保护作用；再者，石墨烯膜层的电流扩散功能强，电流从P电极401流入至透明导电层30后，电流经过第三ITO膜层305大多为向下传导，传导至第二石墨烯膜层304后，由于石墨烯膜层的电流扩散功能强，可将电流迅速扩散开，但第二石墨烯膜层304为超薄层，电流纵向传导快，第二石墨烯膜层304无法完全扩散均匀，电流从第二石墨烯膜层304传导至第二ITO膜层303，第二ITO膜层303的电流扩散速度相对较慢，可起到电流缓冲作用，同时也会起到一定的电流扩散作用，此时，电流扩散已较均匀，经第二ITO膜层303传导及扩散的电流流入至第一石墨烯膜层302，第一石墨烯膜层302可进一步将电流均匀扩散，而后再由第一ITO膜层301传导至GaN外延层。在其他实施例中，透明导电层可设置为更多周期的层叠结构，只要满足透明导电层的最下层及最上层均为透明导电金属氧化物膜层即可。
本实施例中，P电极401与N电极402的结构均为从上到下依次层叠金属层，该金属层依次为铬/铝/钛/铂/金。铬层作为结合层，铝层作为反射层，钛层作为填充层，垫高电极的高度，节省金层的厚度，节省成本，铂层为连接层，金层为焊线层。
本实施例中，所述反光层60为镀银层60，在其他实施例中，可用二氧化硅层与二氧化钛层周期胶体层叠的布拉格反射层。
通过本实用新型提供的技术方案，透明导电层包括：透明导电金属氧化物膜层与石墨烯膜层交替层叠组成的多个周期的层叠结构，电流扩散均匀，在大功率LED芯片中，可替代电极所延伸出的电极脚的作用，节省电极的材料成本，同时无电极脚的遮光，出光效率高，光电性好。
Claims (5)
1.一种大功率LED芯片，其特征在于，包括：
蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的上表面阵列排布有一体延伸成型的凸点；
GaN外延层，所述外延层包括：在该蓝宝石衬底的上表面依次层叠设置的缓冲层、N型层、发光层及P型层；部分P型层区域蚀刻裸露出N型层；
透明导电层，所述透明导电层设置在P型层表面，所述透明导电层包括：透明导电金属氧化物膜层与石墨烯膜层交替层叠组成的多个周期的层叠结构，所述该透明导电层的最下层及最上层均为透明导电金属氧化物膜层；
P电极与N电极，所述P电极设置在P型层表面的透明导电层上，所述N电极设置在裸露出的N型层上；
透明保护层，所述透明保护层覆盖在P电极与N电极之外的透明导电层与N型层的表面；
反光层，所述反光层设置在蓝宝石衬底的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片，其特征在于：所述蓝宝石衬底的上表面阵列排布有一体延伸成型的凸点的形状为锥形结构。
3.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片，其特征在于：所述透明导电金属氧化物膜层为ITO膜层或氧化锌膜层。
4.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片，其特征在于：P电极与N电极的结构均为从上到下依次层叠金属层，该金属层依次为铬/铝/钛/铂/金。
5.根据权利要求1所述的一种大功率LED芯片，其特征在于：所述反光层为镀银层或布拉格反射层。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112151651A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-29 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 紫外发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN113066910A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 华南师范大学 | 蓝光半导体器件及其制备方法 |
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- 2017-08-31 CN CN201721107016.8U patent/CN207134383U/zh not_active Expired - Fee Related
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