[实用新型]低压降高取光LED电极

说明书

技术领域

本实用新型属于光电子器件制造技术领域，具体涉及一种半导体发光二极管(LED)的电极构造。

背景技术

半导体发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种将电能转变成光能的半导体光电子器件。具有体积小，寿命长，光电转换效率高，无污染，节能等特性，能够适应各种应用设备的轻薄小型化的要求，广泛应用于各种交通标志，LCD背光光源，打印，大屏幕显示，通信，照明等方面。构成发光二极管的材料主要有各种化合物半导体材料如III-V族材料、II-VI族材料等。可以发出不同颜色的光，如紫，蓝，绿，黄和红。

传统LED电极主要为金属接触层电极(参见图1)、透明导电氧化物接触层(TCO)电极(参见图2)等平板式电极。金属接触层电极由半导体基底1，接触层2，压焊电极4构成。这种电极具有低的比接触电阻，其比接触电阻率可低至10^-6Ω·cm²。但缺点是金属接触层对光的吸收严重，吸光系数K均大于0.1，并随其厚度和面积的增加而增加。其造成光输出功率损失严重，对于460nm的蓝光吸收达20％～30％，透过率一般为70％。这些吸收掉的光转变为热能，使器件温度上升，缩短器件寿命。而且这种金属接触层为了能够透明，其厚度少于20nm，造成电流扩展差，LED发光不均匀。TCO接触层电极是以透明导电氧化物同时作为接触层和电流扩展层的传统电极。由半导体基底1，接触层2，压焊电极4构成。这种电极的接触层光吸收小(消光系数K在小于10^-2)，但缺点是与半导体接触的比接触电阻(10^-1-10^-2Ω·cm²)比金属电极大，驱动电压比较高。驱动电压的升高造成注入器件的电功率不能有效地转换成光输出，生成了大量的热，导致器件的可靠性差。

发明内容

本实用新型的目的是制备取光效率高，驱动电压又低的电极，解决传统金属接触层吸光大的问题，增加电极的取光效率，保持低的LED驱动电压；降低传统透明导电氧化物接触层电极驱动电压。低压降高取光LED电极，其结构包括：半导体基底1、欧姆接触层2、透明电流扩展层3、压焊电极4。欧姆接触层2与半导体基底1接触，覆盖在半导体基底1的上面；透明电流扩展层3覆盖在欧姆接触层2上面；其特征在于：欧姆接触层2为带有通孔5的导电膜6；透明电流扩展层3通过欧姆接触层2上的通孔5与半导体基底1接触。透明电流扩展层3的折射率小于半导体基底1的折射率，厚度是整个LED器件发出光的四分之一波长光学厚度到四分之三波长光学厚度之间，包括四分之一波长光学厚度和四分之三波长光学厚度。透明电流扩展层3采用四分之一波长光学厚度或是四分之三波长光学厚度的好处是当LED器件发出的光通过透明电流扩展层3时，光线相干叠加，从而有利于提高器件的取光效率。透明电流扩展层3厚度的增加有利于电流更好的扩展，可以弥补半导体基底1电流扩展能力差的缺陷，有利于电流均匀地注入到器件从而使器件多发光，并有利于降低器件的驱动电压。但透明电流扩展层3厚度的增加会带来光吸收的增加。因此透明电流扩展层3也不能太厚。最佳厚度为整个LED器件所发的光的四分之三波长光学厚度。欧姆接触层2是由具有通孔5的导电膜6组成，从而可以使欧姆接触层2的面积减少一部分。这样一方面有利于减少欧姆接触层2对器件发出的光的吸收，另一方面又可以保持与半导体基底1足够的接触面积，保持低的驱动电压。

附图说明

图1为传统金属接触层电极的剖面图；

1-半导体基底，2-欧姆接触层，4-压焊电极

图2为传统透明导电氧化物接触层(TCO)电极剖面图；

1-半导体基底，2-欧姆接触层，4-压焊电极

图3为本实用新型的低压降高取光LED电极的剖面图；

1-半导体基底，2-欧姆接触层，3-电流扩展层，4-压焊电极

图4为本实用新型的低压降高取光LED电极的欧姆接触层2的俯视图。

5-通孔，6-导电膜

具体实施方式

如图3所示，本实用新型电极采用常规设备和常规制作方法所制成，其具体结构如下：

半导体基底1可是掺杂的P型GaN，也可以是掺杂的P型InGaN或是掺杂的N型的InGaN。半导体基底1可以用常规设备和方法制备，如金属有机物化学气相沉积(MOVCD)，也可用分子束外延(MBE)等。