一種帶有漸變式dbr層的藍(lán)光led外延結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有漸變式DBR層的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，涉及LED【技術(shù)領(lǐng)域】。其結(jié)構(gòu)由下至上依次為：藍(lán)寶石襯底，低溫GaN緩沖層，漸變式布拉格反射層(DBR)，n型GaN層，多量子阱發(fā)光層，p型AlGaN，p型GaN接觸層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)漸變式DBR，提高外延片出光效率。采用漸變式DBR可以反射有源區(qū)向下射向襯底的光，使其光路改變向頂部射出。漸變式DBR既能反射小角度入射光又能反射大角度入射光，進(jìn)而提高發(fā)光二極管器件的亮度。該外延結(jié)構(gòu)制備工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，便于推廣應(yīng)用。
【專利說明】-種帶有漸變式DBR層的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶有漸變式DBR層的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體發(fā)光二極管（light-emission diodes,LED)因其具有體積小、能耗低、壽命 長(zhǎng)、環(huán)保耐用等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于指示燈、顯示屏、背光源、照明等領(lǐng)域。目前藍(lán)、綠 光LED主要使用GaN作為基體材料，GaN屬于直接帶隙半導(dǎo)體，其三元合金InxGal-xN (0 < X < 1)的能帶帶隙可以從〇. 7eV(InN)到3. 4eV(GaN)連續(xù)可調(diào)，發(fā)光波長(zhǎng)覆蓋可見光和近紫 外光的整個(gè)區(qū)域。使用藍(lán)光LED芯片配合黃色熒光粉可以封裝出白光LED器件。當(dāng)前，節(jié) 約能源及防治地球溫室化已成為世界各國重視的議題，因此省電、環(huán)保、安全的白光LED器 件，成為21世紀(jì)的新光源。
[0003] LED的發(fā)光效率一股稱為L(zhǎng)ED器件的外量子效率，外量子效率是由內(nèi)量子效率和 光提取效率共同決定的。內(nèi)量子是器件本身的電光轉(zhuǎn)換效率，取決于晶體能帶、缺陷、雜質(zhì)、 器件的壘晶組成及結(jié)構(gòu)等。目前，LED器件的內(nèi)量子效率已經(jīng)達(dá)到80%?90%，而光提取 效率目前只有40 %左右。在芯片制備過程中，藍(lán)寶石襯底和封裝膠直接接觸，從有源層向下 發(fā)出的光會(huì)直接被封裝膠吸收掉，導(dǎo)致光提取效率低。因此在藍(lán)寶石襯底和有源區(qū)之間生 長(zhǎng)布拉格反射層，使得從有源層向下發(fā)出的光光路改變，從芯片正面發(fā)射出來。DBR是兩種 折射率不同材料周期交替生長(zhǎng)的層狀結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)在有源層和襯底之間，能夠?qū)⑸湎蛞r底的 光反射回表面或側(cè)面，可以減少對(duì)光的吸收，提高出光效率。DBR結(jié)構(gòu)可直接利用M0CVD設(shè) 備進(jìn)行生長(zhǎng)，無須再次加工處理，簡(jiǎn)化了器件的制作工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明公開了一種帶有漸變式DBR結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)由下至上 依次為：襯底，低溫GaN緩沖層，分布布拉格反射層（DBR)，η型GaN層，多量子阱發(fā)光層，p 型AlGaN，p型GaN接觸層；所述的分布布拉格反射層是漸變式布拉格反射器（DBR)結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明在藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)漸變式的DBR層，可提高外延片出光效率。采 用漸變式DBR可以反射有源區(qū)向下射向襯底的光，使其光路改變向頂部射出。漸變式DBR 既能反射小角度入射光又能反射大角度入射光，進(jìn)而提高發(fā)光二極管器件的亮度。該外延 結(jié)構(gòu)制備工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，便于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 通過參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它方面及 優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中：
[0007] 圖1為本發(fā)明的一種帶有漸變式DBR層的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)的縱剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實(shí)施例。然 而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相 反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng) 域技術(shù)人員。
[0009] 在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0010] 參考附圖1，一種帶有漸變式DBR結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述結(jié) 構(gòu)由下至上依次為：襯底，低溫GaN緩沖層，分布布拉格反射層（DBR)，η型GaN層，多量子 阱發(fā)光層，P型AlGaN，p型GaN接觸層；所述的分布布拉格反射層是漸變式布拉格反射器 (DBR)結(jié)構(gòu)。
[0011] 所述的漸變式DBR結(jié)構(gòu)可采用兩種不同材料相互間隔周期生長(zhǎng)而成，周期數(shù)為 2 ?10。
[0012] 采用M0CVD法生長(zhǎng)，漸變式DBR結(jié)構(gòu)按漸變方式，由AlN/GaN組成。
[0013] 漸變式DBR的第m層A1N材料和第m層GaN材料的厚度分別為： Λ ? Λ. A.
[0014] dm = γ- 如丨， 4心 ⑴；
[0015] λπ = X〇(l+t)或 λπ = X0(l+t2) (2)；
[0016] 式⑴-⑵中：λ。為器件有源區(qū)發(fā)光之中心波長(zhǎng)，ndPn2分別為Α1Ν材料和GaN 材料的折射率，t為正數(shù)，且t根據(jù)λ m的不同而取不同的值，m為正整數(shù)；
[0017] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明可以有各種合 適的更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有漸變式DBR結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述結(jié)構(gòu)由下至上依 次為：襯底，低溫GaN緩沖層，分布布拉格反射層（DBR)，η型GaN層，多量子阱發(fā)光層，p型 AlGaN，p型GaN接觸層；所述分布布拉格反射層是漸變式布拉格反射器（DBR)結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有漸變式DBR結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于： 漸變式DBR由AlN/GaN周期性交替生長(zhǎng)形成，以LED器件發(fā)光顏色為準(zhǔn)，首先設(shè)計(jì)漸變式 DBR最上層一對(duì)AlN/GaN :假設(shè)LED所發(fā)光中心波長(zhǎng)為λ。，最上層一對(duì)AlN/GaN按中心波長(zhǎng) λ ^設(shè)計(jì)，每層材料厚度為d >其中η為所選材料的折射率；然后根據(jù)最上層AlN/GaN， 按照漸變方式從上到下依次設(shè)計(jì)下層DBR。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漸變式DBR結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述漸變?yōu)榫€性漸變或拋物線漸變。漸變式DBR的第m層A1N材料和第m層GaN材料的厚 度分別為：
λ m = λ ? (l+t)或 λ m = λ ? (l+t2) (2)； 式（1)-(2)中：λ。為器件有源區(qū)發(fā)光之中心波長(zhǎng)，^和％分別為A1N材料和GaN材料 的折射率，t為正數(shù)，且t根據(jù)λ m的不同而取不同的值，m為正整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的漸變式DBR外延結(jié)構(gòu)，周 期數(shù)為2?10。
5. -種如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種帶有漸變式DBR結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)， 其特征在于包括以下步驟： 1) 以藍(lán)寶石襯底作為基板； 2) 在上述基板上米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD)的方法一次沉積低溫GaN緩沖 層，分布布拉格反射層（DBR)，η型GaN層，多量子阱發(fā)光層，p型AlGaN，p型GaN接觸層。
【文檔編號(hào)】H01L33/10GK104253184SQ201410494268
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】田海軍, 韓蕊蕊, 馬淑芳 申請(qǐng)人:山西飛虹微納米光電科技有限公司