[发明专利]圆形光子晶体结构、发光二极管元件以及光电转换元件

说明书

技术领域

本发明是有关于半导体元件，特别是有关于一种圆形光子晶体结构、发光二极管元件以及应用此圆形光子晶体结构的光电转换元件。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)元件，因具有寿命长、色彩饱和鲜明、反应速度快和稳定性佳等优点，已经成为新一代光源装置的主流，例如：交通信号灯、液晶屏幕的背光模块和高功率输出的照明设备等，都可见到LED的应用。

LED的发光效率决定于其外部量子效率(external quantum efficiency)，而外部量子效率又与光萃取效率(light extraction efficiency)有关。然而，一般LED元件受限于元件与外部介质间的全反射效应，大部分的光线会被局限于元件内部，导致光萃取效率低落。

类似的，其它类型的光电转换元件，例如有机发光二极管、太阳能电池等，也都受到前述因素影响，使得光电转换效率受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆形光子晶体结构、发光二极管元件以及光电转换元件，通过应用圆形光子晶体结构来提高光电转换元件的光萃取效率。此外，若是将圆形光子晶体结构应用于发光元件，还可以提高发光元件的出光角度的均向性。

为实现本发明的目的而提供一种圆形光子晶体结构，适于设置在一光电转换元件所接收或发出的一光线所通过的两个不同介质之间的一接面上。所述圆形光子晶体结构包括一第一孔洞以及多个第二孔洞，其中第一孔洞位于圆形光子晶体结构中央，而所述多个第二孔洞以第一孔洞为中心点排列成多个同心圆。

圆形光子晶体结构的第一孔洞与第二孔洞的中心位置的直角坐标可以由下列方程式所决定：

x=d·N·sin(2mπa·N+b);]]>以及

y=d·N·cos(2mπa·N+b),]]>

其中，N为该同心圆的圈数，d为相邻两同心圆之间的距离，a为各该同心圆上的该孔洞数量的基数，m为1至a·N之间的整数数列，b为起始相位。

为实现本发明的目的还提供应用所述圆形光子晶体结构的一种光电转换元件。所述光电转换元件包括一光电转换体、一第一介质以及所述圆形光子晶体结构。光电转换体适于发出或接收一光线。第一介质位于光电转换体外围。光线通过第一介质以及第一介质之外的一第二介质，其中第一介质与第二介质具有不同的光折射率。所述圆形光子晶体结构设置于光线所通过的第一介质与第二介质之间的一接面上，该圆形光子晶体结构包括多个孔洞，其中一个孔洞位于该圆形光子晶体结构中央，而其余孔洞以该孔洞为中心点排列成多个同心圆。借以改善光电转换元件的光萃取效率。

其中该孔洞的中心位置的直角坐标可以由下列方程式所决定：