[发明专利]半导体发光元件

说明书

相关申请相互引用

本申请基于并主张2012年3月26日提交的先有日本专利申请号2012-070227的优先权益；该申请的全部内容在此引用，作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体发光元件。

背景技术

半导体发光元件需要具有高亮度性质来提高可视度及效率。在半导体发光元件中，高亮度性质通过在主光提取表面上形成凹凸结构实现。在这种凹凸结构中，可发生取决于相对于光波长的凹凸周期的光现象。

当对凹凸结构远大于光波长的光提取表面施以光照时，光的行为便遵从于几何光学特性。在光提取表面上形成周期为光波长的约一倍到数倍的凹凸结构的情况下，会发生光衍射。在光提取表面上形成周期充分小于光波长的凹凸结构的情况下，将产生GI（渐变折射率）结构，其中接近光波长范围内的平均折射率从衬底内部到外部连续发生变化。因此，减少了临界角内的菲涅尔反射。

在这种半导体发光元件中，需要进一步提高光提取效率。

发明内容

一般而言，根据一个实施例，一种半导体发光元件包括具有主表面并包括发光层的层叠体以及被提供为接触层叠体的主表面并包括介电体、具有不同于介电体的折射率的折射率的多个第一颗粒以及具有不同于介电体的折射率的折射率的多个第二颗粒的光学层，该光学层包括包含介电体和多个第一颗粒而不包括多个第二颗粒的第一区域；以及包含介电体和多个第二颗粒的第二区域，第一颗粒的球等价直径不小于1纳米且不大于100纳米，第二颗粒的球等价直径大于300纳米且小于1000纳米，第一区域的平均折射率大于层叠体折射率且小于第二颗粒折射率。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的半导体发光元件的配置的示意图。

图2A和2B是示出在具有凹凸结构情况下的光透射的图表；

图3A和3B是示出根据实施例的半导体发光元件的光透射的图表；

图4A和4B是示出光学层效果的示意图；

图5A和5B是示出数学公式参数的示意图；

图6是示出光提取效率的测量装置的配置的示意图；

图7是示出第一区域与折射率之间关系的图表；

图8是示出显示波长与透光率之间关系的模拟结果的图表；

图9至图11是示出第二颗粒导致的散射方向的模拟结果的图表；以及

图12至图14是示出透光率对入射角的模拟计算结果的图表。

具体实施方式

下面根据附图描述本发明的实施例。

附图是示意性或概念性图形，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分的尺寸比例等并不一定与其实际值相同。进一步地，在不同图形中，即使对于相同部分，所示的尺寸和比例也可能不同。

在本申请的说明书以及附图中，对与上面图形中描述的组件类似的组件标注相同的参考标号，并且适当地省略详细说明。

在下面的描述中，作为例子给出的特定实例中的第一导电型为n型，第二导电型为p型。

第一实施例

图1是示出根据第一实施例的半导体发光元件的配置的示意图。

如图1所示，根据第一实施例的半导体发光元件110包括层叠体10和光学层20。

层叠体10包括第一导电型的第一半导体层11、第二导电型的第二半导体层12，以及在第一半导体层11与第二半导体层12之间提供的发光层13。层叠体10具有位于第二半导体层12侧的主表面10a。在实施例中，垂直于主表面10a的方向被称为Z方向。

第一半导体层11例如包括包层11b。包层11b形成于衬底11a上。在实施例中，为方便起见，假设衬底11a包括在第一半导体层11中。

第二半导体层12例如包括包层12a。电流扩展层12b例如在包层12a上提供，并在该包层上提供接触层12c。在一个实施例中，为方便起见，假设电流扩展层12b和接触层12c包括在第二半导体层12中。

发光层13在第一半导体层11和第二半导体层12之间提供。在半导体发光元件110中，例如由第一半导体层11的包层12b、发光层13和第二半导体层12的包层12a形成异质结构。

发光层13例如可以采用MQW（多量子阱）配置，其中势垒层和阱层以重复的方式交替提供。发光层13还可包括SQW（单量子阱）配置，其中提供一组阱层和夹住阱层的势垒层。