[发明专利]一种具有交叉光栅结构的发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明的核心器件——发光二极管(LED)的制造技术领域，主要涉及具有交叉光栅的倒装LED结构及其制备方法，是一种能够应用于各种类型的衬底材料和发光波段、结构参数调节简便、可显著提高LED光提取效率的制造技术。

背景技术

目前LED仍存在成本高、发光效率低、可靠性差等问题，而且白光LED的发光功率还不高，这些问题均限制了LED在各个领域的应用。

LED的电光转换效率由内量子效率和光提取效率决定，现在的LED工艺已经可以将LED的内量子效率提高到一个很高的水平，而光提取效率则不然，还有很大的提升空间。所以现阶段，LED研究人员的努力方向之一就是提高LED的光提取效率。理论^[1, 2]和实验^[3~5]均证明，在LED的表面或内部制备光子晶体结构，可以应用光子晶体结构所特有的光子禁带效应显著地提高LED的光提取效率。但光子晶体结构的制备需要对LED的外延层或者衬底进行一定深度的刻蚀，易破坏LED器件的层状结构参数，增加电阻率，而且光子晶体的制造工艺较复杂，成本因此也较高。

本发明所提供的具有交叉光栅结构的LED，一方面光栅的制作工艺较光子晶体简单，刻蚀深度一般也较浅，不容易影响LED的电学性质；另一方面二组光栅的结构参数可以分别灵活地进行调节，而且仅需在键合时调整二组光栅的相互夹角，就可以获得具有0~90°之间任意交叉角度的交叉光栅结构的LED，实现将原本射向衬底（非出光面）的某种波段的光反射回LED，从而有效提高LED的出光效率。

参考文献

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发明内容

技术问题：针对上述目前存在的问题和不足，本发明的目的主要是为了解决现有LED器件的光提取效率不高，以及二维光子晶体结构制造工艺复杂等问题。本发明提供了一种具有交叉光栅结构的发光二极管及其制备方法，显著地增加光提取效率的具有交叉光栅结构的LED及其制备方法。本发明提供的、构成交叉光栅结构的二组光栅的结构参数可以分别独立地自由调节，可应用于各种类型的衬底材料和发光波段。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有交叉光栅结构的发光二极管，该发光二极管包括衬底，生长在衬底上的具有第一光栅结构的介质薄膜层，与介质薄膜层键合在一起的具有第二光栅结构的p型GaN外延层，生长在p型GaN外延层上的InGaN多量子阱有源发光层和生长在InGaN多量子阱有源发光层上的n型GaN外延层，其中，第一光栅结构与第二光栅结构以0～90°之间的任一交叉角度键合在一起，构成交叉光栅结构。