[发明专利]通过表面粗糙化的高光提取效率的基于氮化物的发光二极管

说明书

相关申请案交叉参考

此申请案根据35U.S.C.章节119(e)的规定主张由钟宏(Hong Zhong)、啊奴瑞格泰基(Anurag Tyagi)、肯尼思J瓦姆波拉(Kenneth J.Vampola)、詹姆斯S斯班克(James S.Speck)、史蒂文P丹巴尔斯(Steven P.DenBaars)及中村修二(ShujiNakamura)于2007年11月30日申请的名称为“通过表面粗糙化的高光提取效率的基于氮化物的发光二极管(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY NITRIDEBASED LIGHT EMITTING DIODE BY SURFACE ROUGHENING)”的同在申请中及已共同让与的美国临时专利申请案第60/991,617号(代理人档案号30794.258-US-P1(2008-277-1))的权利，此申请案以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)，且更特定来说涉及经由表面粗糙化的高光提取效率的基于氮化镓的LED。

背景技术

(注意：此申请案参考如在整篇说明书中由括号内的一个或一个以上参考编号(例如[x])指示的许多不同出版文献。可在下文名称为“参考文献”的章节中找到根据所述参考编号排序的所述不同出版文献列表。所述出版文献中的每一者均以引用方式并入本文中。)

基于氮化镓(GaN)的宽带隙半导体LED已使用了近15年。LED开发的进步已在LED技术中引起极大改变，实现全色LED显示器、LED交通信号、白色LED等等。

高效率白色LED已获得许多兴趣作为萤光灯的可能替代物-白色LED的发光效能(130-150流明/瓦特[1])已超过普通萤光灯的发光效能(75流明/瓦特)。然而，当前市售基于纤锌矿氮化物的LED的特征在于在多量子阱(MQW)内部存在用于其[0001]c极性生长定向的极化相关电场。在异质结面处的自发及压电极化两者的不连续性在量子阱中产生内部电场，此引起载流子分离(量子束缚史塔克效应(QCSE))并减小量子阱内的辐射复合速率[2到5]。

为减小所述极化相关效应，已证明在非极性平面(亦即，(1-100)m平面或(11-20)a平面)上生长Ⅲ-氮化物装置[6到7]。减小并可能消除所述效应的另一方法是在相对于c方向倾斜的晶体平面(亦即，半极性平面)上生长Ⅲ-氮化物装置。还已证明生长于不同半极性平面(包含(10-1-1)、(10-1-3)、(11-22)及其它)上的装置[8到10]。与c平面Ⅲ-氮化物材料相比较所述平面在异质结构中具有减小的极化不连续性；且对于离所述c平面～45度定向的半极性平面来说，在InGaN/GaN异质结构中不存在极化不连续性[5]。最近，随着高质量独立GaN衬底的出现，已报道在非极性m平面、半极性(10-1-1)及(11-22)独立GaN衬底上具有介于407nm与513nm之间的峰值发射波长的高效能非极性及半极性LED。所述LED的效能显着部分概括于表1中[11到15]。所述装置显示量子阱中极大减小的极化相关电场，此使得一个人能够在LED内部采用较厚量子阱，相信此对于在高电流下操作的装置来说至关重要。因此，生长于非极性及半极性定向的GaN衬底上的LED承载着商业上有用的固态照明应用的极大希望且随着高质量独立GaN衬底变得更可用而为商业可行。

表1：对最近报道的半极性及非极性LED的效能的概括。