[发明专利]具有优化的光子晶体提取器的高效发光二极管（LED）

权利要求书

1.一种发光二极管(LED)，其包括：

(a)衬底；

(b)活性层，其形成在所述衬底上，其中所述活性层包含一个或一个以上发光物质；

(c)一个或一个以上光学限制层，其形成在所述活性层下方或周围，其中所述光学限制层定制所述LED内的导引模式的结构；以及

(d)一个或一个以上衍射光栅，其形成在所述光学限制层上，其中所述衍射光栅是从所述LED提取光的二维光子晶体。

2.根据权利要求1所述的LED，其进一步包括形成在所述衬底上的缓冲层，其中所述活性层形成在所述缓冲层上。

3.根据权利要求1所述的LED，其中所述衍射光栅将发射引导到所述LED外部，且将导引模式转换为提取的光。

4.根据权利要求1所述的LED，其进一步包括沉积在所述LED的一侧或两侧上的一个或一个以上层，其中所述层充当镜面、电触点和/或衍射光栅。

5.根据权利要求1所述的LED，其中所述光学限制层增强由所述光子晶体进行的光提取。

6.根据权利要求5所述的LED，其中所述光学限制层有助于激发局限于所述光学限制层上方的那些模式。

7.根据权利要求1所述的LED，其中光主要被发射成与所述光子晶体交互的模式，使得通常被损耗的导引模式被衍射到所述LED外部。

8.根据权利要求1所述的LED，其中所述光子晶体交叉所述活性层中的所述发光物质。

9.根据权利要求1所述的LED，其中所述光子晶体距所述活性层中的所述发光物质的距离在一个或数个光学长度内。

10.根据权利要求1所述的LED，其中所述LED保留平坦的单层结构。

11.根据权利要求1所述的LED，其中所述光子晶体包含由可变孔排组成的锥形。

12.根据权利要求11所述的LED，其中所述锥形包括一个或一个以上周期的经修改的孔，且所述经修改的孔具有可变的孔深、可变的孔周期或可变的孔直径。

13.根据权利要求1所述的LED，其中所述光子晶体的特征沿着其结构发生变化，以便修改所述光子晶体的特性。

14.根据权利要求1所述的LED，其中光产生区与所述光子晶体重合或重叠，使得被导引的光不在光子晶体区的界面处遭受反射或散射。

15.根据权利要求1所述的LED，其中精细地调节所述发光物质的位置，以便精确地控制其发射特性。

16.根据权利要求1所述的LED，其中通过合适地定制导引模式结构，由所述光子晶体进行的光衍射发生在给定方向范围内，进而形成高度定向的光源。

17.一种制造发光二极管(LED)的方法，其包括：

(a)在衬底上形成活性层，其中所述活性层包含一个或一个以上发光物质；

(b)在所述活性层下方或周围形成一个或一个以上光学限制层，其中所述光学限制层定制所述LED内的导引模式的结构；以及

(c)在所述光学限制层上形成一个或一个以上衍射光栅，其中所述衍射光栅是从所述LED提取光的二维光子晶体。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在所述衬底上形成缓冲层，其中所述活性层形成在所述缓冲层上。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述衍射光栅将发射引导到所述LED外部，且将导引模式转换为提取的光。

20.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在所述LED的一侧或两侧上沉积一个或一个以上层，其中所述层充当镜面、电触点和/或衍射光栅。

21.根据权利要求17所述的方法，其中所述光学限制层增强由所述光子晶体进行的光提取。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述光学限制层有助于激发局限于所述光学限制层上方的那些模式。

23.根据权利要求17所述的方法，其中主要将光发射成与所述光子晶体交互的模式，使得通常被损耗的导引模式被衍射到所述LED外部。