半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括：一有源層，包括依次層疊設(shè)置的一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層；一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5；一金屬層設(shè)置于所述第三光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)；一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5；以及一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率n1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率n2的差值?n1于等于0.3，其中?n1=|n1-n2|。
【專利說明】半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]由氮化鎵半導(dǎo)體材料制成的高效藍(lán)光、綠光和白光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大屏幕彩色顯示、汽車照明、交通信號(hào)、多媒體顯示和光通訊等領(lǐng)域，特別是在照明領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?br> [0003]傳統(tǒng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通常包括N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、設(shè)置在N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間的活性層。所述P型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面作為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的出光面。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)處于工作狀態(tài)時(shí)，在P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層上分別施加正、負(fù)電壓，這樣，存在于P型半導(dǎo)體層中的空穴與存在于N型半導(dǎo)體層中的電子在活性層中發(fā)生復(fù)合而產(chǎn)生光，光從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中射出。然而，來自活性層的近場(chǎng)倏逝光波在向外輻射的過程中均由于迅速衰減而無法出射，從而被限制在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，被半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料完全吸收，影響了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的出光率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]綜上所述，確有必要提供一種光取出效率較高的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0005]一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括:一有源層，包括依次層疊設(shè)置的一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層；一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 金屬層設(shè)置于所述第三光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)；一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ;以及一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率Ii1與所述緩沖層116和有源層的整體的等效折射率n2的差值A(chǔ)n1于等于0.3,其中An1=In1-1i21。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有以下有益效果:第一，由活性層產(chǎn)生的近場(chǎng)倏逝波到達(dá)金屬層后，在金屬層的作用下近場(chǎng)倏逝波被放大并轉(zhuǎn)換成為金屬等離子體，金屬等離子體被金屬層散射，從而向周圍傳播，由于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以金屬層為對(duì)稱中心，位于金屬層兩側(cè)對(duì)稱位置的兩元件的折射率相近，因此，該對(duì)稱結(jié)構(gòu)可改變金屬等離子體的場(chǎng)分布，使得金屬等離子體均勻地向金屬層的上下兩側(cè)均勻傳播，金屬等離子體經(jīng)由第二光學(xué)對(duì)稱層和基底均勻出射；第二，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在使用過程中，給第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層分別施加電壓，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層將分別產(chǎn)生電子和空穴，該電子和空穴在活性層中結(jié)合產(chǎn)生近場(chǎng)倏逝波，由活性層產(chǎn)生的光子傳播至金屬層后，金屬層在光子的作用下產(chǎn)生金屬等離子體，金屬等離子體向周圍傳播，當(dāng)金屬等離子體傳播到達(dá)活性層之后，與活性層中的量子阱相互作用，使活性層激光出更多的光子。如此，在金屬層和活性層的相互作用下，活性層可以產(chǎn)生出更多的光子，使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率較高?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖6為圖5中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖7為圖5中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層的掃描電鏡示意圖。
[0014]圖8為本發(fā)明第六實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖9為本發(fā)明第七實(shí)施例提供的圖8中的發(fā)光二極管的制備方法的工藝流程圖。
[0016]圖10為本發(fā)明第九實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖11為本發(fā)明第十一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖12為本發(fā)明第十二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖13為本發(fā)明第十四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖14為本發(fā)明第十六實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖15為本發(fā)明第十七實(shí)施例提供的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖16為本發(fā)明第十八實(shí)施例提供的波導(dǎo)管的橫截面示意圖。
[0023]主要元件符號(hào)說明
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),其包括: 一有源層，包括依次層疊設(shè)置的一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層；其特征在于，進(jìn)一步包括 一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 一金屬層設(shè)置于所述第三光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置； 一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ;以及 一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率Ii1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率n2的差值A(chǔ)n1小于等于 0.3,其中 An1= I n「n21。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬層的材料為金、銀、鋁、銅、金銀合金、金招合 金或銀招合金。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率與第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率一致。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三光學(xué)對(duì)稱層或所述第四光學(xué)對(duì)稱層的厚度為5納米至40納米。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為2.2至2.8。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的材料為二氧化鈦、氧化鉿、氧化鋯、聚酰亞胺或者三氧化二釔。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的厚度與有源層的整體厚度一致。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)，所述三維納米結(jié)構(gòu)設(shè)置于金屬層分別與第三光學(xué)對(duì)稱層和第四光學(xué)對(duì)稱層接觸的表面。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)，所述三維納米結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一半導(dǎo)體層、活性層、第二半導(dǎo)體層、第三光學(xué)對(duì)稱層、金屬層、第四光學(xué)對(duì)稱層、第一光學(xué)對(duì)稱層以及第二光學(xué)對(duì)稱層的表面。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)并排延伸，每一所述三維納米結(jié)構(gòu)包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結(jié)構(gòu)之間形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)沿其延伸方向上的橫截面為M形。
12.—種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),其包括: 一基底; 一有源層設(shè)置于所述基底的一表面； 其特征在于:進(jìn)一步包括一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述有源層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 一金屬層設(shè)置于所述第三光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)； 一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ;以及 一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，所述第一光學(xué)對(duì)稱層180的折射率Ii1與所述緩沖層116和有源層的整體的等效折射率112的差值A(chǔ)n1于等于0.3，其中 An1=In1Ti21 ； 一第二光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，第二光學(xué)對(duì)稱層190的折射率n3與基底110的折射率n4之差A(yù)n2小于等于0.1,其中Δη2=|η3_η4|。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的厚度與有源層的整體厚度一致。
14.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的厚度為30納米至80納米。
15.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括: 一有源層，包括依次層疊設(shè)置的一 N型半導(dǎo)體層、一活性層以及一 P型半導(dǎo)體層；其特征在于，進(jìn)一步包括 一第三光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為 1.2至1.5 ; 一金屬層設(shè)置于所述第三光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置； 一第四光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ;以及 一第一光學(xué)對(duì)稱層設(shè)置于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面并接觸設(shè)置，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率Ii1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率η2的差值A(chǔ)n1小于等于 0.3,其中 An1= I η「η21。
【文檔編號(hào)】H01L31/0216GK103474548SQ201210185722
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】張淏酥, 朱鈞, 李群慶, 金國藩, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司