[发明专利]一种利用光子晶体结构抑制侧向出光的发光二极管器件无效
申请号: | 200810026117.1 | 申请日: | 2008-01-29 |
公开(公告)号: | CN101226980A | 公开(公告)日: | 2008-07-23 |
发明(设计)人: | 张佰君;王钢;招瑜 | 申请(专利权)人: | 中山大学 |
主分类号: | H01L33/00 | 分类号: | H01L33/00 |
代理公司: | 广州粤高专利代理有限公司 | 代理人: | 禹小明 |
地址: | 510275广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 利用 光子 晶体结构 抑制 侧向 发光二极管 器件 | ||
1.一种利用光子晶体结构抑制侧向出光的发光二极管器件,其包括衬底(1)及层叠于衬底(1)之上的半导体外延层,该半导体外延叠层包含N型层(3)、发光层(4)和P型层(5),P型层(5)上设置有P型电极(8),部分半导体外延叠层被刻蚀至N型层(3),露出的部分N型层(3)上设置有N型电极(9),其特征在于:在发光二极管芯片的边缘设有贯穿于半导体外延叠层的二维光子晶体结构,该光子晶体是由电介质常数呈周期性变化的介质柱(6)构成。
2.如权利要求1所述的发光二极管器件,其特征在于:介质柱(6)的尺寸及其所形成的晶格的周期与发光层(4)辐射的光波波长处于同一数量级,为50nm~900nm;由介质柱(6)所形成的光子晶体相对发光层(4)的辐射频率为二维光子带隙;由介质柱(6)所形成的光子晶体的晶格为长方晶格、三角晶格、六角晶格或超晶格结构。
3.如权利要求1所述的发光二极管器件,其特征在于:介质柱(6)还贯穿部分或全部衬底(1)。
4.如权利要求1所述的发光二极管器件,其特征在于:该发光二极管芯片的发光区域为圆形或方形结构,N型电极(9)呈环状或扇型结构,P型电极(8)呈圆形或方形结构。
5.如权利要求1至4任一项所述的发光二极管器件,其特征在于:衬底(1)为蓝宝石、硅、氧化锌、氮化铝或氮化镓材料,半导体外延叠层由铟镓铝氮(InxGayAl1-x-yN,0<=x<=1,0<=y<=1)材料构成。
6.如权利要求1至4任一项所述的发光二极管器件,其特征在于:衬底(1)为砷化镓或磷化镓材料,半导体外延叠层由铟镓铝磷(InxGayAl1-x-yP,0<=x<=1,0<=y<=1)或铝镓砷(AlxGa1-xAs,0<=x<=1)材料构成。
7.如权利要求1至4任一项所述的发光二极管器件,其特征在于:半导体外延叠层与衬底(1)之间还设置有一缓冲层(2),P型层(5)与P型电极(8)之间还设有透明电极。
8.一种利用光子晶体结构抑制侧向出光的发光二极管器件的制造方法,其步骤包括:
a、在衬底(1)上沉积半导体外延叠层,该半导体外延叠层由下往上包括N型层(3)、发光层(4)和P型层(5);
b、通过干法刻蚀工艺,将部分半导体外延叠层刻蚀到N型层;
c、在露出的N型层上蒸镀N型电极(9),在P型层(5)上蒸镀透明电极(7)和P型电极(8);
d、通过电子束光刻和干法刻蚀的方法,在发光二极管芯片的边缘刻蚀出贯穿于半导体外延叠层的二维光子晶体结构,该光子晶体是由电介质常数呈周期性变化的介质柱(6)构成。
9.如权利要求8所述的发光二极管器件,其特征在于:在步骤d中,先制作光子晶体掩模板,再通过光刻和干法刻蚀工艺把掩模板花纹转到半导体外延叠层上。
10.如权利要求8或9所述的发光二极管器件,其特征在于:通过电子束光刻和干法刻蚀的方法,将发光二极管芯片的边缘继续刻蚀至衬底内部或直至衬底底部,形成贯穿部分或全部衬底(1)的介质柱(6)。
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