TW201318233A - 發光二極體晶粒 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體晶粒，包括基板、依次形成於基板上的第一半導體層、有源層及第二半導體層，所述基板採用透明氧化銦錫材料，該基板中分佈有奈米氫化碳化矽顆粒，從而使發光二極體晶粒內部產生的熱量較易於向外散發，提高散熱效率。
Description
本發明涉及半導體結構，尤其涉及一種發光二極體晶粒。
習知的發光二極體(Light Emitting Diode, LED)晶粒包括基板、在基板上生長的N型半導體層、有源層、P型半導體層以及電極，有源層形成於N型半導體和P型半導體之間。發光二極體通電後，來自N型半導體的電子和來自P型半導體的空穴發生複合，產生的能量一部分以光的形式發出，一部分以熱的形式發出。
然而發光二極體產生的熱量如不及時消散，將會對有源層的發光特性產生不利的影響。通常採用的藍寶石或氮化鎵基板的導熱率不佳，因此熱量會長時間聚集在發光二極體晶粒內部而難於散發出去，不但使晶粒的發光效率降低，而且進一步影響發光二極體晶粒的電學特性，從而加劇熱量的產生和累積，形成惡性循環，最終導致發光二極體的壽命縮短。
有鑒於此，有必要提供一種散熱效果良好的發光二極體晶粒。
一種發光二極體晶粒，包括基板、依次形成於基板上的第一半導體層、有源層及第二半導體層，所述基板採用透明氧化銦錫材料，該基板中分佈有奈米氫化碳化矽顆粒。
本發明採用透明氧化銦錫作為基板的材料，並於基板內分佈具有良好熱傳導率的奈米氫化碳化矽顆粒，使發光二極體晶粒內部產生的熱量較易於向外散發，提高散熱效率。此外，基板還可以作為電極使用，因為基板的主要材質氧化銦錫及其內部的奈米氫化碳化矽顆粒均為透明的且具有良好的導電性，所以該基板不但能夠提高發光二極體晶粒的電流分佈均勻度，還能夠提高出光效率。
請參閱圖1，本發明實施方式提供的發光二極體晶粒10包括基板11、第一半導體層12、有源層13、第二半導體層14及電極15。
所述基板11為板體結構，該基板11採用透明氧化銦錫（ITO）材料製成，且於透明氧化銦錫中均勻分佈有奈米氫化碳化矽（SiC）顆粒111。該奈米氫化碳化矽顆粒111的粒徑可為20至200奈米。奈米氫化碳化矽為一種熱傳導率較高的透明材料，其分佈在基板11中能夠加快有源層13產生的熱量途徑基板11向外界環境傳導的速度，改善熱量聚集於晶粒內部而影響發光二極體晶粒10的光學和電學特性的狀況，從而使得該發光二極體晶粒10保持較高的量子效率。同時，奈米氫化碳化矽也具有較好的導電率，有利於基板11內部電流的分佈及傳導。此外，由於基板11整體採用透明氧化銦錫材料，而基板11內分佈的奈米級的氫化碳化矽顆粒也為透明的，因此光線能夠很容易的自有源層13向下藉由基板11和奈米氫化碳化矽顆粒111的折射而出射到發光二極體晶粒10的外部。
所述第一半導體層12、有源層13、第二半導體層14依次形成於基板11上。所述第一半導體層12與第二半導體層14為不同摻雜型半導體層，本實施方式中，第一半導體層12為提供電子的N型摻雜半導體層，其可採用N型摻雜氮化鎵、N型摻雜磷化銦、N型摻雜磷化銦鎵或N型摻雜磷化鋁鎵銦等材料製成，第二半導體層14為提供空穴P型摻雜半導體層。在其他實施方式中，第一半導體層12也可以為P型摻雜半導體層，第二半導體層14為N型摻雜半導體層。當發光二極體晶粒10通電後，第一半導體層12的電子和第二半導體層14的空穴在有源層13相互複合而形成出光。
該第一半導體層12和第二半導體層14內也可分別分佈有第二奈米顆粒121。該第二奈米顆粒121為矽氧化物、矽氮化物、鋁氧化物、鎵氧化物或硼氮化物等材料製成，其具有良好的導熱率，利於第一半導體層12和第二半導體層14內熱量的傳導和散發。當第一半導體層12的電子和第二半導體層14的空穴在有源層13發生複合時，熱量首先產生於有源層13所在的區域並向四面傳導。當熱量向上或向下傳導時，分別途徑第一半導體層12和第二半導體層14，由於兩者內部均分佈有第二奈米顆粒121，第二奈米顆粒121的高導熱率對熱量的傳導起到加速的作用，因此利於熱量從發光二極體晶粒10的中部向外部的傳導和消散。
所述電極15形成於第二半導體層14上，該電極15可以採用金、銅等導電性能良好且對第二半導體層14具有良好附著力的金屬材料製成。該電極15內部也可分佈有第二奈米顆粒151，以進一步提高發光二極體晶粒10的導熱性能。該第二奈米顆粒151可以為透明的奈米氫化碳化矽顆粒111，也可以為以矽氧化物、矽氮化物、鋁氧化物、鎵氧化物或硼氮化物等材料製成的第二奈米顆粒121。當然，該電極15和第二半導體層14之間還可以形成有透明導電層，使電流擴散均勻，從而進一步改善發光二極體晶粒10的光學特性。
所述基板11和電極15分別形成於由第一半導體層12、有源層13和第二半導體層14構成的磊晶層的兩側，由於基板11主要採用透明氧化銦錫製成，該基板11本身具有較高的導電性而通常被用作透明導電層用於增加電流的擴散效果，因此基板11可作為與電極15相對的另一電極，並與電極15一起連入外部電路中為發光二極體晶粒10提供電能，從而使該發光二極體晶粒10的結構更為簡單，且由於基板11整體作為另一電極時，第一半導體層12完全覆蓋基板11，從而增強了電流均勻分佈的效果。此外，由於基板11整體為透明的，因此自發光二極體晶粒10內部發出的光線可以不被阻擋地透過基板11向外射出，從而增強了發光二極體晶粒10的出光效率。
本發明採用透明氧化銦錫作為基板11的材料，並於基板11內分佈具有良好熱傳導率的奈米氫化碳化矽顆粒111，使發光二極體晶粒10內部產生的熱量較易於向外散發，提高散熱效率。此外，基板11還可以作為電極使用，因為基板11的主要材質氧化銦錫及其內部的奈米氫化碳化矽顆粒111均為透明的且具有良好的導電性，所以該基板11不但能夠提高發光二極體晶粒10的電流分佈均勻度，還能夠提高出光效率。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10．．．發光二極體晶粒
11．．．基板
111．．．奈米氫化碳化矽顆粒
12．．．第一半導體層
121、151．．．第二奈米顆粒
13．．．有源層
14．．．第二半導體層
15．．．電極
圖1為本發明一實施方式提供的一種發光二極體晶粒的剖視示意圖。
10．．．發光二極體晶粒
11．．．基板
111．．．奈米氫化碳化矽顆粒
12．．．第一半導體層
121、151．．．第二奈米顆粒
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14．．．第二半導體層
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Claims (8)
- 一種發光二極體晶粒，包括基板、依次形成於基板上的第一半導體層、有源層及第二半導體層，其改良在於：所述基板採用透明氧化銦錫材料，該基板中分佈有奈米氫化碳化矽顆粒。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述奈米氫化碳化矽顆粒的粒徑為20至200奈米。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第二半導體層上還形成有電極，該電極內分佈有奈米氫化碳化矽顆粒。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第一半導體層內分佈有第二奈米顆粒。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第二半導體層內分佈有第二奈米顆粒。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第二奈米顆粒的材料為矽氧化物、矽氮化物、鋁氧化物、鎵氧化物或硼氮化物。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第一半導體層為N型半導體層，第二半導體層為P型半導體層。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體晶粒，其中，所述N型半導體層的材料為N型氮化鎵、N型磷化銦、N型磷化銦鎵或N型磷化鋁鎵銦。
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