CN209357748U - 发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种发光二极管,通过在所述衬底上实现整面式的背面P型层金属电极可以更好的实现电流的扩散,并且可以完全无遮掩正面发光的特性。同时,通过所述第一P型半导体层与所述第二P型半导体层的双层P型层,以及所述第一发光层与所述第二发光层的双层发光层的结构,可以把溢流的电子再做进一步的利用来提升发光效率。从而,在制造所述发光二极管时可以降低制造成本,提升所述发光二极管的发光效率,能够实现优良的电流扩散分布及较佳的散热效果。
Description
技术领域
本申请涉及光电技术领域,特别是涉及一种发光二极管。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)是一种利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、高亮度、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点,随着研究的不断进展应用领域也越来越广。
传统LED一般是利用光刻、刻蚀等方式在外延层同一侧上分别镀上N型以及P型的金属电极,导致正面镀N、P型金属电极对于发光二极体的电流扩散及遮光有负向的影响,电极会将发光二极管从活性区发出之光遮挡,从而降低了发光二极管的出光,影响了出光的效率。同时,由于n侧提供的电子其迁移率较p侧的空穴来的大,使得电子会溢流到P层导致发光效率降低。同时,传统的LED制作过程中由于光刻、刻蚀等制程会对产品良率降低,使得制造成本提升。
实用新型内容
基于此,有必要针对传统LED的发光效率低、成本高的问题,提供一种发光效率高、成本低的发光二极管。
本申请提供一种发光二极管包括衬底、应力释放层、第一P型半导体层、第一发光层、第二P型半导体层、第二发光层、N型半导体层、第一电极、第一孔、至少一个第二孔、第一透明导电层、第二透明导电层以及第二电极。所述衬底具有第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面。所述应力释放层设置于所述衬底的所述第二表面。所述第一P型半导体层设置于远离所述衬底的所述应力释放层表面。所述第一发光层设置于远离所述应力释放层的所述第一P型半导体层表面。所述第二P型半导体层设置于远离所述第一P型半导体层的所述第一发光层表面。
所述第二发光层设置于远离所述第一发光层的所述第二P型半导体层表面。所述N型半导体层设置于远离所述第二P型半导体层的所述第二发光层表面。所述第一电极设置于远离所述第二发光层的所述N型半导体层表面。所述第一孔开设于所述衬底的所述第一表面,且贯穿至所述第一P型半导体层。至少一个所述第二孔开设于所述衬底的所述第一表面,且贯穿至所述第二P型半导体层。所述第一透明导电层设置于所述第一孔中,且所述第一透明导电层设置于所述第一P型半导体层。
所述第二透明导电层设置于所述第二孔中,且所述第二透明导电层设置于所述第二P型半导体层。所述第二电极设置于所述衬底的所述第一表面,所述第二电极设置于所述第一孔内,且所述第二电极与所述第一透明导电层接触,用以实现所述第二电极与所述第一P型半导体层电连接,所述第二电极设置于所述第二孔内,且所述第二电极与所述第二透明导电层接触,用以实现所述第二电极与所述第二P型半导体层电连接。
在其中一个实施例中,所述第一孔与所述第二孔间隔开设于所述衬底的所述第一表面。
在其中一个实施例中,所述第一透明导电层的厚度小于所述第一P型半导体层的厚度,所述第二透明导电层的厚度小于所述第二P型半导体层的厚度。
在其中一个实施例中,所述第一孔贯穿所述衬底与所述应力释放层至所述第一P型半导体层。
在其中一个实施例中,所述第二孔贯穿所述衬底、所述应力释放层、所述第一P型半导体层与所述第一发光层至所述第二P型半导体层。
在其中一个实施例中,所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底等。
在其中一个实施例中,所述第一发光层与所述第二发光层为磷化铟镓铝、氮化铝镓、铟氮化镓、氮化镓及磷化铟镓铝所构成材料组群中的至少一种材料。
在其中一个实施例中,所述第一发光层与所述第二发光层为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。
在其中一个实施例中,所述应力释放层为超晶格结构。
在其中一个实施例中,所述第一透明导电层与所述第二透明导电层为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料。
本申请提供一种发光二极管,通过在所述衬底上实现整面式的背面P型层金属电极可以更好的实现电流的扩散,并且可以完全无遮掩正面发光的特性。同时,通过所述第一P型半导体层与所述第二P型半导体层的双层P型层,以及所述第一发光层与所述第二发光层的双层发光层的结构,可以把溢流的电子再做进一步的利用来提升发光效率。从而,在制造所述发光二极管时可以降低制造成本,提升所述发光二极管的发光效率,能够实现优良的电流扩散分布及较佳的散热效果。
附图说明
图1为本申请提供的发光二极管的整体结构示意图;
图2为本申请提供的发光二极管的第一孔与第二孔的结构示意图。
附图标记说明
发光二极管100、衬底10、第一表面110、第二表面120、应力释放层20、第一P型半导体层30、第一发光层40、第二P型半导体层50、第二发光层60、N型半导体层70、第一电极80、第一孔310、第二孔510、第一透明导电层320、第二透明导电层520、第二电极90。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本申请提供一种发光二极管100包括衬底10、应力释放层20、第一P型半导体层30、第一发光层40、第二P型半导体层50、第二发光层60、N型半导体层70、第一电极80、第一孔310、至少一个第二孔510、第一透明导电层320、第二透明导电层520以及第二电极90。所述衬底10具有第一表面110以及与所述第一表面110相对设置的第二表面120。所述应力释放层20设置于所述衬底10的所述第二表面120。所述第一P型半导体层30设置于远离所述衬底10的所述应力释放层20表面。所述第一发光层40设置于远离所述应力释放层20的所述第一P型半导体层30表面。所述第二P型半导体层50设置于远离所述第一P型半导体层30的所述第一发光层40表面。
第二发光层60设置于远离所述第一发光层40的所述第二P型半导体层50表面。所述N型半导体层70设置于远离所述第二P型半导体层50的所述第二发光层60表面。所述第一电极80设置于远离所述第二发光层60的所述N型半导体层70表面。所述第一孔310开设于所述衬底10的所述第一表面110,且贯穿至所述第一P型半导体层30。至少一个所述第二孔510开设于所述衬底10的所述第一表面110,且贯穿至所述第二P型半导体层50。所述第一透明导电层320设置于所述第一孔310中,且所述第一透明导电层320设置于所述第一P型半导体层30。所述第二透明导电层520设置于所述第二孔510中,且所述第二透明导电层520设置于所述第二P型半导体层50。
所述第二电极90设置于所述衬底10的所述第一表面110,所述第二电极90设置于所述第一孔310内,且所述第二电极90与所述第一透明导电层320接触,用以实现所述第二电极90与所述第一P型半导体层30电连接,所述第二电极90设置于所述第二孔510内,且所述第二电极90与所述第二透明导电层520接触,用以实现所述第二电极90与所述第二P型半导体层50电连接。
通过两种不同能量强度的激光在所述衬底10的所述第一表面110上打孔,穿过所述衬底10以及外延层,形成所述第一孔310以及所述第二孔510。所述第一孔310贯穿至所述第一P型半导体层30,并裸露出部分所述第一P型半导体层30。利用电子束蒸镀系统或溅镀方法在裸露出的所述第一P型半导体层30上镀上所述第一透明导电层320。此时,所述第一透明导电层320设置于所述第一孔310中,且与所述第一P型半导体层30接触。同理,所述第二孔510贯穿至所述第二P型半导体层50,并裸露出部分所述第二P型半导体层50。利用电子束蒸镀系统或溅镀方法在裸露出的所述第二P型半导体层50上镀上所述第二透明导电层520。此时,所述第二透明导电层520设置于所述第二孔510中,且与所述第二P型半导体层50接触。
此时,在所述衬底10、所述第一孔310、所述第二孔510、所述第一透明导电层320以及所述第二透明导电层520表面上镀上所述第二电极90,使得所述第二电极90通过所述第一透明导电层320与所述第一P型半导体层30电连接,并且使得所述第二电极90通过所述第二透明导电层520与所述第二P型半导体层50电连接。
并且,在所述N型半导体层70上镀上所述第一电极80,所述N型半导体层70的部分位置上可以镀有所述第一电极80,可以使得所述第一电极80与所述N型半导体层70电连接。其中,所述第一电极80与所述第二电极90为金属电极。所述第一电极80为n型电极,可以为钛-铝,所述第二电极90为p型电极,可以为镍-金。所述第一电极80和所述第二电极90的材料均可以采用Ni/Al/Cr/Ni/Au,依次进行光刻、金属镀膜、剥离,即可制作成n型电极与p型电极,并进行退火形成欧姆接触。
因此,通过在所述衬底10上实现整面式的背面P型层金属电极可以更好的实现电流的扩散,并且可以完全无遮掩正面发光的特性。同时,通过所述第一P型半导体层30与所述第二P型半导体层50的双层P型层,以及所述第一发光层40与所述第二发光层60的双层发光层的结构,可以把溢流的电子再做进一步的利用来提升发光效率。从而,在制造所述发光二极管100时可以降低制造成本,提升所述发光二极管100的发光效率,能够实现优良的电流扩散分布及较佳的散热效果。
在一个实施例中,所述第一孔310与所述第二孔510间隔开设于所述衬底10的所述第一表面110。
采用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposition,MOCVD)技术在所述衬底10上依次沉积所述应力释放层20、所述第一P型半导体层30、所述第一发光层40、所述第二P型半导体层50、所述第二发光层60、所述N型半导体层70。并且,在所述衬底10的所述第一表面110,亦即所述衬底10的背面利用激光器打孔,通过两种不同功率的激光光束打穿所述衬底10与所述应力释放层20直到所述第一P型半导体层30的部分,打穿所述衬底10、所述应力释放层20、所述第一P型半导体层30与所述第一发光层40直到所述第二P型半导体层50的部分。其中,激光打孔数量比例所述第一P型半导体层30:所述第二P型半导体层50可以为1:2~1:20。此时,所述第一孔310与所述第二孔510可以间隔开设于所述衬底10的所述第一表面110。
在一个实施例中,所述第一透明导电层320的厚度小于所述第一P型半导体层30的厚度,所述第二透明导电层520的厚度小于所述第二P型半导体层50的厚度。
所述第一透明导电层320的厚度小于所述第一P型半导体层30的厚度,可以使得所述第二电极90与所述第一P型半导体层30更好地接触。所述第二透明导电层520的厚度小于所述第二P型半导体层50的厚度,可以使得所述第二电极90与所述第二P型半导体层50更好地接触。
在一个实施例中,所述衬底10可以为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底等。
在一个实施例中,所述第一发光层40与所述第二发光层60为磷化铟镓铝、氮化铝镓、铟氮化镓、氮化镓及磷化铟镓铝所构成材料组群中的至少一种材料。
当所述第一电极80与所述第二电极90输入供电电压时,可以驱使所述第一P型半导体层30、所述第一发光层40、所述第二P型半导体层50、所述第二发光层60与所述N型半导体层70的结构产生激发光。
在一个实施例中,所述第一发光层40与所述第二发光层60为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。
具体地,所述第一发光层40与所述第二发光层60中当含In离子的GaN层中In含量的不同时可以发出紫外光、绿光和蓝光。
在一个实施例中,所述应力释放层20为超晶格结构。
所述应力释放层20中的InxGa1-xN层可以采用无掺杂的InGaN材料生长。每个周期包括InxGa1-xN层和生长在InxGa1-xN层61之上的GaN层(0<x<y),所述应力释放层20的生长温度随周期数逐渐降低,InxGa1-xN层中的In的含量随周期数逐层增加。在波长各不相同的白光、蓝绿光和黄光等发光二极管中In的含量各不相同。
在一个实施例中,所述第一透明导电层320与所述第二透明导电层520为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料。
在一个实施例中,所述第一P型半导体层30、所述第一发光层40、所述第二P型半导体层50、所述第二发光层60以及所述N型半导体层70可以为氮化镓基(GaN-based)磊晶参杂不同金属而制成。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种发光二极管,其特征在于,包括:
衬底(10),具有第一表面(110)以及与所述第一表面(110)相对设置的第二表面(120);
应力释放层(20),设置于所述衬底(10)的所述第二表面(120);
第一P型半导体层(30),设置于远离所述衬底(10)的所述应力释放层(20)表面;
第一发光层(40),设置于远离所述应力释放层(20)的所述第一P型半导体层(30)表面;
第二P型半导体层(50),设置于远离所述第一P型半导体层(30)的所述第一发光层(40)表面;
第二发光层(60),设置于远离所述第一发光层(40)的所述第二P型半导体层(50)表面;
N型半导体层(70),设置于远离所述第二P型半导体层(50)的所述第二发光层(60)表面;
第一电极(80),设置于远离所述第二发光层(60)的所述N型半导体层(70)表面;
第一孔(310),开设于所述衬底(10)的所述第一表面(110),且贯穿至所述第一P型半导体层(30);
至少一个第二孔(510),开设于所述衬底(10)的所述第一表面(110),且贯穿至所述第二P型半导体层(50);
第一透明导电层(320),设置于所述第一孔(310)中,且所述第一透明导电层(320)设置于所述第一P型半导体层(30);
第二透明导电层(520),设置于所述第二孔(510)中,且所述第二透明导电层(520)设置于所述第二P型半导体层(50);
第二电极(90),设置于所述衬底(10)的所述第一表面(110),所述第二电极(90)设置于所述第一孔(310)内,且所述第二电极(90)与所述第一透明导电层(320)接触,用以实现所述第二电极(90)与所述第一P型半导体层(30)电连接,所述第二电极(90)设置于所述第二孔(510)内,且所述第二电极(90)与所述第二透明导电层(520)接触,用以实现所述第二电极(90)与所述第二P型半导体层(50)电连接。
2.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第一孔(310)与所述第二孔(510)间隔开设于所述衬底(10)的所述第一表面(110)。
3.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第一透明导电层(320)的厚度小于所述第一P型半导体层(30)的厚度。
4.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第一孔(310)贯穿所述衬底(10)与所述应力释放层(20)至所述第一P型半导体层(30)。
5.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第二孔(510)贯穿所述衬底(10)、所述应力释放层(20)、所述第一P型半导体层(30)与所述第一发光层(40)至所述第二P型半导体层(50)。
6.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述衬底(10)为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底等。
7.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第二透明导电层(520)的厚度小于所述第二P型半导体层(50)的厚度。
8.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第一发光层(40)为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。
9.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述应力释放层(20)为超晶格结构。
10.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第二发光层(60)为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。
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CN201822165209.XU CN209357748U (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 发光二极管 |
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2018
- 2018-12-21 CN CN201822165209.XU patent/CN209357748U/zh active Active
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