[发明专利]发光二极管的低光损失电极结构

说明书

技术领域

本发明有关于发光二极管(LEDs)。尤其，本发明是有关于一种可以减少 光损失而提高发光二极管亮度及/或效率的电极结构。

背景技术

发光二极管(LEDs)被使用当作指示器已为众所周知。基于此目的，LEDs 已经被广泛使用在消费性电子产品。举例来说，红光LEDs常被用来指示某些 装置的电源，如收音机，电视机，录放影机等等。

虽然目前的LEDs大致来说已被证明符合所预期的目标，但是LEDs固有 的一些缺点还是降低了它们的整体效益与可利用性。举例来说，这些目前的 LEDs的光输出有时候并不像所预期的一样大。这些固有的缺点限制了LEDs 在某些应用中的功能，像是提供一般照明，例如环境照明。即使是目前最高 功率的LEDs仍不能提供足够的照度在这些用途上。

至少有一部分有关于亮度不足的问题是因为目前LEDs的效率太差。 LEDs的效率是量测发光量与消耗电能的比较值。目前LEDs效率太差的原因 是因为产生的光会因为内部的吸收而损失。此内部的吸收限制了可从一个 LED取出的发光量而降低其发光效率。

因此，虽然目前的LEDs大致来说已经证明符合预期的目标，但是LEDs 固有的一些缺点还是降低了它们的整体效益与可利用性。因此，亟待提供一 种增加亮度及/或效率的LEDs。

发明内容

这里所揭露的系统与方法提供更明亮及/或更有效率的发光二极管。举例 来说，根据本发明的一个实施例，一种发光二极管是包含一反射电极结构， 该反射电极结构包含一金属电极。

尤其，该电极可以被形成在发出中心波长为λ的光线的一半导体材料上。 前述光线朝各种方向发射。一相对厚的、透光性介电材料可被形成在该半导 体材料上。一部分的该电极可以形在该相对厚的介电材料上。另一部分的该 电极电性接触该半导体材料。该电极与该厚介电材料互相配合加强反射，以 使得朝向该电极的光线被反射回到该半导体材料，因而有另外的机会可将光 从发光二极管中萃取出来。

这里使用的“波长(λ)”一词，是指在该材料内部传播的光波长。因此， 如果光线在一半导体材料内传播时，则此光线的波长就是此光线在该半导体 材料内的传播波长。

该厚介电材料的厚度可以大于λ/2，该λ为光线在该厚介电材料中的波长。 该厚介电材料的折射系数可以小于该半导体材料的折射系数且要大于或等于 1。该发光半导体材料可包含例如砷化铝镓(AlGaAs)、磷化镓铟铝(AlInGaP)、 氮化镓铟铝(AlInGaN)，及/或磷镓砷(GaAsP)。其他材料同样可适用。

该透光厚介电材料层可以是相对厚的材料例如二氧化硅、一氧化硅，氟 化镁(MgF₂)及硅氧烷聚合物(siloxane polymers)，及/或空气。其他的材料同样 可适用。

该金属电极与该半导体之间可以有一欧姆接触层。该欧姆接触层可以包 含例如氧化铟锡(ITO)、氧化镍，及/或二氧化铑(RuO₂)。其他的材料同样也可 适用。该欧姆接触层可以是具有一重掺杂层(a heavily doped layer)的该半导体 元件的一部分。

该金属电极与该半导体之间可具有一电流分布层(current spreading layer)。 该电流分布层例如由氧化铟锡(ITO)、氧化镍或二氧化铑(RuO₂)组成。其他材 料同样也可适用。

一串联的一或多对分布布拉格反射器(DBR)介电层可形成在该厚介电层 与该金属电极之间，该对的每一分布布拉格反射器介电层可透光及由不同折 射系数的复数材料层组成，其/或厚度接近λ/4的奇数倍。