[发明专利]发光二极管及光学元件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及光学元件的制备方法，尤其涉及一种具有三维纳米结构阵列的发光二极管及光学元件的制备方法。

背景技术

由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。

传统的发光二极管通常包括N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。发光二极管处于工作状态时，在P型半导体层与N型半导体层上分别施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层中的电子在活性层中发生复合而产生光子，且光子从发光二极管中射出。

然而，现有的发光二极管的制备方法制备的发光二极管的发光效率不够高，部分原因是由于来自活性层的大角度光线（角度大于23.58°临界角的光线）在N型或P型半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分大角度光被限制在发光二极管的内部，直至以热等方式耗散，这对发光二极管而言非常不利。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一发光效率较高的发光二极管及光学元件的制备方法。

一种发光二极管的制备方法，其包括：提供一基底，所述基底具有一外延生长面；在所述外延生长面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体预制层；设置一第一电极与所述第一半导体层电连接；设置一第二电极与所述第二半导体预制层电连接；在所述第二半导体预制层的表面设置一图案化掩膜层，所述图案化掩膜层包括多个并排设置的挡墙，相邻的挡墙之间形成一沟槽，所述第二半导体预制层通过该沟槽暴露出来；对所述第二半导体预制层进行刻蚀，每一挡墙对应的第二半导体预制层的表面形成一第一三维纳米结构，所述第一三维纳米结构为条形凸起结构，所述条形凸起结构的横截面为弓形；以及，去除所述掩膜层。

一种光学元件的制备方法，其包括：提供一基底；在所述基底的一个表面设置一图案化掩膜层，所述图案化掩膜层包括多个并排设置的挡墙，相邻的挡墙之间形成一沟槽，所述基底通过该沟槽暴露出来；对所述基底进行刻蚀，每一挡墙对应的基底的表面形成一第一三维纳米结构，所述第一三维纳米结构为条形凸起结构，所述条形凸起结构的横截面为弓形；以及去除所述掩膜层。

与现有技术相比较，本发明的发光二极管的制备方法，通过在所述发光二极管的出光面形成多个弓形的三维纳米结构，当所述活性层中产生的入射角大于临界角的大角度光线并入射至所述三维纳米结构时，该大角度光线通过所述三维纳米结构的弓形表面而转变为小角度光线，若小角度光线小于临界角，那么，该小角度光线可以射出。也就是说，光线入射至形成有多个三维纳米结构的表面时，与光线入射至平面结构相比，入射角大于临界角的某一范围的光线也会从发光二极管的出光面出射，进而可以提高发光二极管的出光效率。此外，该制备方法还可以方便的制备大面积周期性的三维纳米结构，形成一大面积的三维纳米结构阵列，从而提高了所述发光二极管及光学元件的产率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的发光二极管的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的发光二极管中第二半导体层的结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的发光二极管中第二半导体层的扫描电镜照片。

图4为本发明第一实施例提供的发光二极管中第二半导体层的出光原理图。

图5为本发明第一实施例提供的发光二极管与标准发光二极管的发光强度对比曲线。

图6为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。

图7为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中在第二半导体层表面形成多个第一三维纳米结构的制备方法的工艺流程图。

图8为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中刻蚀第二半导体层表面的制备方法的示意图。

图9为本发明第二实施例提供的发光二极管的结构示意图。

图10为本发明第二实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。

主要元件符号说明