[发明专利]具有四方环状结构反射层氮化镓基发光二极管

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种具有四方环状结构反射层氮化镓基发光二极管。

背景技术

半导体发光二极管应用日益广泛，特别是在照明方面有取代白炽灯和荧光灯的趋势，但是目前还面临一些技术上的问题，特别是光取出效率比较低，通常影响光取出效率主要有三个方面的原因：一种是由于材料对光的吸收，另一种是光在穿过不同介质时产生全反射。

发光二极管发光效率的提高一直是技术的追求目标，提高外延材料的质量，通过透明衬底键合，厚电流扩展窗口，这些都对效率的提高起到很好的效果。但是，当光离开二极管内部时，其无论如何都无法避免发生损耗，造成损耗的主要原因，是由于形成发光二极管表面层的半导体材料具有高折射系数。高的光折射系数会导致光在该半导体材料表面产生全反射，从而使发光二极管内部发出的光无法充分地发射出去。目前，业内已经通过表面粗化技术来改善光在二极管内部的全反射，从而提高发光效率，然而，由于现有技术通常仅对发光二极管部分组成结构的表面进行粗化处理，这导致了其粗糙化表面分布不均匀，因此无法有效的提升发光效率。

同时，发光二极管发出的光是由其内部结构中的发光层产生的，发光层发出的光主要是通过发光二极管的正面发出，而从其侧面发出的光必须先经过发光二极管内部结构的全反射，使光线的光路发生改变才能由侧面发出。这就导致了现有发光二极管正面出光过多而侧面出光不足，因此也就造成发光二极管出光的不均匀。

图1为现有的发光二极管结构。图1中，衬底101上依次形成GaN缓冲层102、n型GaN层103、多量子阱发光层（MQW）104、p型AlGaN层105、p型GaN层106、透明电极层107，p金属电极112；而n型GaN层103上形成n金属电极111。其中GaN缓冲层102表面被粗化处理，以形成纳米级的锯齿状的表面粗化层122。衬底101下方还形成有金属反射层100，从而多量子阱发光层104发出光经过金属反射层100的反射后由发光二极管的正面或侧面透出（图1中未示出），以提高发光效率。

在图1所示的发光二极管结构中，由于粗化层仅形成于发光二极管的内部，即GaN缓冲层102的表面上，因此，由多量子阱发光层104产生的光虽然经过粗化层122的反射，能够在一定的程度上提高侧面的发光效率，但是，这种处于发光二极管内部中的粗化层还不足以进一步提高发光效率。

而且，参见图1所示结构的发光二极管，可见多量子阱发光层104发出的光大多由发光二极管的正面透出，即由透明电极层107的上表面透出，仅有少量的光经过透明电极层107的全反射后由发光二极管的侧面透出。因此，图1所示结构的发光二极管的发光均匀性还有待改善。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提出了一种具有粗化表面以及反射层的氮化镓基发光二极管，从而提高发光二极管的发光效率和发光均匀性。

本发明提出的具有四方环状结构的氮化镓基发光二极管为台阶结构，其具有衬底，所述衬底的下表面形成有金属反射层；所述衬底的上表面上依次形成有GaN缓冲层、n型GaN层、多量子阱发光层（MQW）、p型AlGaN层、p型GaN层、透明电极层，p金属电极；n金属电极形成在所述n型GaN层上；所述GaN缓冲层的表面被粗化处理后形成第一表面粗化层；所述发光二极管的上表面、所有侧面形成第二表面粗化层；

所述p型GaN层的上表面形成有反射层；所述反射层为四方环状结构。

其中，所述反射层为Al/Ag合金金属反层、AlAs/AlxGa1-xAs分布布拉格反射层（DBR）、或者AlInP/(AlxGa1-x)yIn1-yP分布布拉格反射层（DBR）。

其中，所述第一表面粗化层和第二表面粗化层都为纳米级锯齿状粗化层。

其中，所述四方环状结构的所述反射层的外环与所述发光二极管的侧边重合。

附图说明

附图1为现有技术中仅有部分粗化表面的发光二极管结构示意图。

附图2为本发明提出的具有粗化表面以及反射层的发光二极管结构示意图。

附图3为图2所示发光二极管的平面结构示意图。

具体实施方式

图2为本发明提出的发光二极管，其具有全面粗化的表面，并且具有反射层，因此能够大幅度的提高发光效率以及发光均匀性。