[发明专利]带有准直反射器的纳米结构化LED阵列

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管LED。具体而言，本发明涉及包括纳米结构 阵列的纳米结构化LED。

背景技术

当今发光二极管(LED)的主要类型是建立在平面技术上的。在基 片(substrate)上把PN结构造成多层从而给器件提供了基本水平的定 向。发光复合发生在这些层的子集中。因为半导体层的折射率显著高于 空气的折射率，所以生成光的很大部分会在这些层中反射并且不会对器 件的有效发光有贡献。实际上这些层将作为LED的水平平面内的波导。 已提出了若干措施来减轻LED光受陷于器件中的效应以及从半导体层 中高效地提取光。这样的措施包括修改表面以便提供具有与水平面成不 同角度的若干部分。EP1369935中提出了一种类似的方案，其中在LED 器件中提供纳米大小的颗粒以对光进行散射或可选地吸收光以及生成 不同波长的光。另外，平面技术在小型化和适当材料的选择方面存在约 束，这将在下面进行描述。

纳米级技术的发展以及尤其是制作纳米线的能力开辟了以在平面 技术中不可能的方式设计结构和组合材料的可能性。这一发展的一个基 础在于纳米线的一维(1D)属性使得能够克服在用平面技术制造的器件 中对不同材料之间的晶格匹配的要求。已经表明并加以利用，例如InP 的纳米线能够无缺陷地生长在InAs或Si上。在Samuelson等人的US 20040075464中公开了基于纳米线结构的多种器件，例如纳米线LED。 这些LED具有给出量子限制效应的内部异质结构。

US20030168964教导一种多条纳米线的组件，所述多条纳米线作 为成组地安装在纳米线的下端处的导电透明基片和顶端处的透明覆盖 基片之间的LED，每个单独的纳米线具有P型、N型和发光层的结构。 这些纳米线据称被布置成发射光透过导电透明基片。

先前已报导了其它的纳米线LED。Hiruma等人制造了垂直的GaAs 纳米线pn LED。这些纳米线被嵌入在SOG中并且用Au/Ge/Ni顶接触 进行覆盖，这是在Appl.Phys.Lett.60(6)1992中的Haraguchi等人的 “GaAs p-n junction formed in quantum crystals”中描述的。这些器件 表现室温电致发光。如在Nanoletters中的Quian等人的“Core/Multishell Nanowire Heterostructure as Multicolor，High-Efficiency Light-Emitting Diodes”中所描述的，还制造了基于GaN的纳米线LED。

发明内容

本领域已表明可以利用纳米线来构造LED器件。为了充分利用纳 米技术所提供的可能性，需要对效率的进一步改进。

本发明的目标是要提供一种纳米结构化LED器件以及其制作方法 从而克服现有技术器件和方法的缺陷。这是由权利要求1所限定的器件 和权利要求23所限定的方法来实现的。

根据本发明的纳米结构化LED器件包括多个单独的纳米结构化 LED的阵列。每个纳米结构化LED具有其中产生光的有源区。纳米结 构化器件还包括多个反射器，每个反射器关联到一个单独的纳米结构化 LED或一组纳米结构化LED。各个反射器具有面向各自的单独的纳米结 构化LED的有源区或纳米结构化LED组的有源区的凹面。

根据本发明的纳米结构化LED器件可以看成包括LED阵列层和反 射器层。多个纳米结构化LED形成LED阵列层，其中相应的多个有源 区被布置在该层中。反射器层被布置在与LED阵列层平行的平面中并 且包括多个反射器，每个反射器均具有面向一个或一组有源区且被布置 成将光定向(direct)通过LED阵列的凹面。反射器层的反射器的周期 性可能与纳米结构化LED或其相关有源区的周期性有关。

在本发明的一个实施例中，每个反射器覆盖细长纳米结构化LED 的上表面和可选地部分侧表面，一般LED由纳米线形成。

在一个实施例中，纳米结构化LED具有金字塔形状并且反射器基 本覆盖纳米结构化LED的除了面向基片的侧面之外的所有侧面。

各个反射器可以被联结以形成连续反射层。在一个实施例中，连续 反射层覆盖纳米结构化LED的上表面和已被提供用于填充纳米结构之 间的空间的填料层。