TWI483424B - 光電元件 - Google Patents

Description

光電元件

本發明係有關於一種光電元件，更詳言之，係有關於一種具有透明導電層之光電元件。

光電元件包含許多種類，例如發光二極體(Light-emitting Diode；LED)、太陽能電池(Solar Cell)和光電二極體(Photo diode)等。以LED為例，LED係一種固態半導體元件，其至少包含一p-n接面(p-n junction)，此p-n接面係形成於p型與n型半導體層之間。當於p-n接面上施加一定程度之偏壓時，p型半導體層中之電洞與n型半導體層中之電子會結合而釋放出光。此光產生之區域一般又稱為發光區(light-emitting region)。

LED的主要特徵在於尺寸小、發光效率高、壽命長、反應快速、可靠度高和色度良好，目前已經廣泛使用在電器、汽車、招牌和交通號誌上。隨著全彩LED的問世，LED已逐漸取代傳統的照明設備，如螢光燈和白熱燈泡。

上述光電元件可進一步地以基板經由焊塊或膠材與一基座連接，以形成一發光裝置或一吸光裝置。此外，基座更具有至少一電路，可經由一導電結構，例如金屬線，電連接發光裝置或吸光裝置之電極。

一種光電元件，係包括：一光電轉換疊層；一透明導電層，形成於光電轉換疊層上，且具有一上表面及一下表面；以及複數介 電體，間隔排列於透明導電層中，其中各介電體位於透明導電層之上表面及下表面間。

如圖1所示，本發明第一實施例之光電元件100包括：一光電轉換疊層102；一透明導電層104，形成於光電轉換層102上，且具有一上表面104a及一下表面104b；以及複數介電體106，間隔形成於透明導電層104中，其中各介電體106位於透明導電層104之上表面104a及下表面104b間，且其材料可包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃或TiO₂。光電轉換疊層102可例如為形成於一基板101上之一發光疊層，或一太陽能電池疊層。光電轉換疊層102可包括一第一半導體層108、形成於第一半導體層108上之一主動層110、及形成於主動層110上之一第二半導體層112。透明導電層104可形成於第二半導體層112上，且於透明導電層104上復可具有一電極墊114。複數介電體106可包括一第一區塊介電體106a其形成於電極墊114下方、且尺寸及形狀較佳地係大致對應電極墊114，及複數第二區塊介電體106b其間隔排列於第一區塊介電體106a周圍，其中第二區塊介電體106b之排列緊密程度可呈越接近第一區塊介電體106a越緊密之漸變，以促進電流的分散。有關介電體106的形成方式可先以蒸鍍或濺鍍方式於第二半導體層112上形成部分之透明導電層104，接著可於透明導電層104之表面上形成一介電體106之材料層，接著可藉由蝕刻顯影方式使介電體 106之材料層區分出第一區塊介電體106a及第二區塊介電體106b，最後可接續蒸鍍或濺鍍透明導電層104，而使第一區塊介電體106a及第二區塊介電體106b嵌埋於透明導電層104中。

透明導電層104之材質可包含金屬氧化物諸如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)。

基板101可為藍寶石(Sapphire)基板、矽(Silicone)基板、碳化矽(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板、或砷化鎵(GaAs)基板，光電轉換層102之材料係包含至少一種元素選自於由鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所構成之群組，例如為AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等之半導體化合物。

如圖2A及第2B圖所示，本發明第二實施例之光電元件200包括：一光電轉換疊層202；一透明導電層204，形成於光電轉換疊層202上，且具有一上表面204a及一下表面204b；以及複數介電體206，間隔形成於透明導電層204中，其中各介電體206位於透明導電層204之上表面204a及下表面204b間。光電轉換疊層202可例如為形成於一基板201上之一發光疊層，或一太陽能電池疊層。光電轉換疊層202可包括一第一半導體層208、形成於第一半導體層208上之一主動層210、及形成於主動層210上之一第二半導體層212。透明導電層204可形成於第二半導體層212上，且於透明導電層204上復可具有一電極墊214。介電體206可包括複 數第一區塊介電體206a其位於電極墊214下方且間隔排列成尺寸及形狀大致對應電極墊214之一圖案，及複數第二區塊介電體206b其間隔排列於第一區塊介電體206a周圍，其中第二區塊介電體206b之排列緊密程度可呈越接近第一區塊介電體206a越密之漸變，而第一區塊介電體206a之排列緊密程度係不小於第二區塊介電體206b最緊密之排列。有關介電體206的形成方式可先以蒸鍍或濺鍍方式於第二半導體層212上形成部分之透明導電層204，接著可於透明導電層204之表面上形成介電體206之材料層，接著可藉由蝕刻顯影方式使介電體206之材料層區分出第一區塊介電體206a及第二區塊介電體206b，最後可接續蒸鍍或濺鍍透明導電層204，而使第一區塊介電體206a及第二區塊介電體206b嵌埋於透明導電層204中。圖2B係顯示本發明第二實施例之光電元件200移除電極墊214後之一上視示意圖，如圖所示，在透明導電層204中第一區塊介電體206a係間隔排列成圓形，而第二區塊介電體206b則間隔排列於第一區塊介電體206a外圍。

如圖3所示，本發明第三實施例之光電元件300包括：一光電轉換疊層302；一透明導電層304，形成於光電轉換疊層302上，且具有一上表面304a及一下表面304b；以及複數介電體306，間隔排列於透明導電層304中，其中各介電體306位於透明導電層304之上表面304a及下表面304b間。光電轉換疊層302可例如為形成於一基板301上之一發光疊層，或一太陽能電池疊層。光電轉換疊層302可包括一第一半導體層308、形成於第一半導體層 308上之一主動層310、及形成於主動層310上之一第二半導體層312。透明導電層304可形成於第二半導體層312上，且於透明導電層304上復可具有一電極墊314。複數介電體306可包括一第一區塊介電體306a其形成於電極墊314下方、且尺寸及形狀大致對應電極墊314，及複數第二區塊介電體306b其間隔排列於第一區塊介電體306a周圍，其中第二區塊介電體306b之寬度可呈越接近第一區塊306a越寬之漸變，而第二區塊介電體306b之排列緊密度可相同於第二實施例之漸變或保持不變。有關介電體306的形成方式可先以蒸鍍或濺鍍方式於第二半導體層312上形成部分之透明導電層304，接著可於透明導電層304之表面上形成介電體306之材料層，接著可藉由蝕刻顯影方式使介電體306之材料層區分出第一區塊介電體306a及第二區塊介電體306b，最後可接續蒸鍍或濺鍍透明導電層304，而使第一區塊介電體306a及第二區塊介電體306b嵌埋於透明導電層304中。

如圖4所示，本發明第四實施例之光電元件400包括：一光電轉換疊層402；一透明導電層404，形成於光電轉換疊層402上，且具有一上表面404a及一下表面404b；以及複數介電體406，間隔排列於透明導電層404中，其中各介電體406位於透明導電層404之上表面404a及下表面404b間。光電轉換疊層402可例如為形成於一基板401上之一發光疊層，或一太陽能電池疊層。光電轉換疊層402可包括一第一半導體層408、形成於第一半導體層408上之一主動層410、及形成於主動層410上之一第二半導體層 412。透明導電層404可形成於第二半導體層412上，且於透明導電層404上復可具有一電極墊414。介電體406可包括複數第一區塊介電體406a其位於電極墊414下方且間隔排列成尺寸及形狀大致對應電極墊414之一圖案；及複數第二區塊介電體406b其間隔排列於第一區塊介電體406a周圍。其中第一區塊介電體406a之寬度可呈越遠離光電元件400中心越窄之漸變，而第二區塊介電體406b之排列形式可相同於上述任一實施例。有關介電體406的形成方式可先以蒸鍍或濺鍍方式於第二半導體層412上形成部分之透明導電層404，接著可於透明導電層404之表面上形成介電體406之材料層，接著可藉由蝕刻顯影方式使介電體406之材料層區分出第一區塊介電體406a及第二區塊介電體406b，最後可接續蒸鍍或濺鍍透明導電層404，而使第一區塊介電體406a及第二區塊介電體406b嵌埋於透明導電層404中。

如圖5所示，本發明第五實施例之光電元件500包括：一光電轉換疊層502；一透明導電層504，形成於光電轉換疊層502上，且具有一上表面504a及一下表面504b；以及複數介電體506，間隔排列於透明導電層504中，其中各介電體506位於透明導電層504之上表面504a及下表面504b間。光電轉換疊層502可例如為形成於一基板501上之一發光疊層，或一太陽能電池疊層。光電轉換疊層502可包括一第一半導體層508、形成於第一半導體層508上之一主動層510、及形成於主動層510上之一第二半導體層512。透明導電層504可形成於第二半導體層512上，且於透明導 電層504上復可具有一電極墊514。介電體506可包括複數第一區塊介電體506a其位於電極墊514下方且間隔排列成尺寸及形狀大致對應電極墊514之一圖案，及複數第二區塊介電體506b其間隔排列於第一區塊介電體506a周圍，其中第一區塊介電體506a之排列可呈越遠離光電元件500中心越疏之漸變，而第二區塊介電體506b之排列形式可相同於上述任一實施例。有關介電體506的形成方式可先以蒸鍍或濺鍍方式於第二半導體層512上形成部分之透明導電層504，接著可於透明導電層504之表面上形成介電體506之材料層，接著可藉由蝕刻顯影方式使介電體506之材料層區分出第一區塊介電體506a及第二區塊介電體506b，最後可接續蒸鍍或濺鍍透明導電層504，而使第一區塊介電體506a及第二區塊介電體506b嵌埋於透明導電層504中。

本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。

100、200、300、400、500‧‧‧光電元件

101、201、301、401、501‧‧‧基板

102、202、302、402、502‧‧‧光電轉換疊層

104、204、304、404、504‧‧‧透明導電層

104a、204a、304a、404a、504a‧‧‧上表面

104b、204b、304b、404b、504b‧‧‧下表面

106、206、306、406、506‧‧‧介電體

106a、206a、306a、406a、506a‧‧‧第一區塊介電體

106b、206b、306b、406b、506b‧‧‧第二區塊介電體

108、208、308、408、508‧‧‧第一半導體層

110、210、310、410、510‧‧‧主動層

112、212、312、412、512‧‧‧第二半導體層

114、214、314、414、514‧‧‧電極墊

圖1係顯示本發明光電元件之第一實施例；圖2A及圖2B係顯示本發明光電元件之第二實施例；圖3係顯示本發明光電元件之第三實施例；圖4係顯示本發明光電元件之第四實施例；以及圖5係顯示本發明光電元件之第五實施例。

100‧‧‧光電元件

101‧‧‧基板

102‧‧‧光電轉換疊層

104‧‧‧透明導電層

104a‧‧‧上表面

104b‧‧‧下表面

106‧‧‧介電體

106a‧‧‧第一區塊介電體

106b‧‧‧第二區塊介電體

108‧‧‧第一半導體層

110‧‧‧主動層

112‧‧‧第二半導體層

114‧‧‧電極墊

Claims (10)

1. 一種光電元件，係包括：一光電轉換疊層；一透明導電層，形成於該光電轉換疊層上，且具有一上表面及一下表面；複數介電體，間隔排列於該透明導電層中，其中該各介電體位於該透明導電層之上表面及下表面間；以及一電極墊形成於該透明導電層上，其中該複數介電體包括：複數第一區塊介電體，位於該電極墊下方且間隔排列成一尺寸及形狀大致對應該電極墊之圖案，該第一區塊介電體之寬度係呈越遠離該光電元件中心越窄之漸變；以及複數第二區塊介電體，間隔排列於該些第一區塊介電體周圍。
2. 如申請專利範圍第1項之光電元件，其中該些第二區塊介電體之排列緊密程度係呈越接近該第一區塊介電體越密之漸變。
3. 如申請專利範圍第2項之光電元件，其中該第一區塊介電層之排列緊密程度係不小於該第二區塊介電層中最緊密之排列。
4. 如申請專利範圍第1之光電元件，其中該第二區塊介電體之寬度係呈越接近該第一區塊介電體越寬之漸變。
5. 如申請專利範圍第1項之光電元件，其中該第一區塊介電體之排列緊密程度係呈越遠離該光電元件中心越疏之漸變。
6. 如申請專利範圍第1項之光電元件，其中該各介電體之材料包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃或TiO₂，該透明導電層之材包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)。
7. 如申請專利範圍第1項之光電元件，復包括一基板，且該光電轉換疊層包括一第一半導體層、形成於該第一半導體層上之一主動層、以及形成於該主動層上之一第二半導體層，其中該透明導電層係形成於該第二半導體層上。
8. 一種光電元件，係包括：一光電轉換疊層；一透明導電層，形成於該光電轉換疊層上，且具有一上表面及一下表面；複數介電體，間隔排列於該透明導電層中，其中該各介電體位於該透明導電層之上表面及下表面間；以及一電極墊形成於該透明導電層上，其中該複數介電體包括：複數第一區塊介電體，位於該電極墊下方且不連續排列成一尺寸及形狀大致對應該電極墊之圖案，該第一區塊介電體之寬度係 呈越接近該電極墊周圍越窄之漸變。
9. 如申請專利範圍第8項之光電元件，復包括複數第二區塊介電體，不連續排列於該些第一區塊介電體周圍。
10. 如申請專利範圍第9項之光電元件，其中該第一區塊介電層之排列緊密程度係不小於該第二區塊介電層中最緊密之排列。