[发明专利]一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构。

背景技术

半导体发光二极管(light-emission diodes，LED)因其具有体积小、能耗低、寿命长、环保耐用等优点，已经被广泛地应用于指示灯、显示屏、背光源、照明等领域。目前蓝、绿光LED主要使用GaN作为基体材料，GaN属于直接带隙半导体，其三元合金InxGal-xN(0＜x＜1)的能带带隙可以从0.7eV(InN)到3.4eV(GaN)连续可调，发光波长覆盖可见光和近紫外光的整个区域。使用蓝光LED芯片配合黄色荧光粉可以封装出白光LED器件。当前，节约能源及防治地球温室化已成为世界各国重视的议题，因此省电、环保、安全的白光LED器件，成为21世纪的新光源。

LED的发光效率一股称为LED器件的外量子效率，外量子效率是由内量子效率和光提取效率共同决定的。内量子是器件本身的电光转换效率，取决于晶体能带、缺陷、杂质、器件的垒晶组成及结构等。目前，LED器件的内量子效率已经达到80％～90％，而光提取效率目前只有40％左右。在芯片制备过程中，蓝宝石衬底和封装胶直接接触，从有源层向下发出的光会直接被封装胶吸收掉，导致光提取效率低。因此在蓝宝石衬底和有源区之间生长布拉格反射层，使得从有源层向下发出的光光路改变，从芯片正面发射出来。DBR是两种折射率不同材料周期交替生长的层状结构，生长在有源层和衬底之间，能够将射向衬底的光反射回表面或侧面，可以减少对光的吸收，提高出光效率。DBR结构可直接利用MOCVD设备进行生长，无须再次加工处理，简化了器件的制作工艺。

发明内容

本发明公开了一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，所述结构由下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，分布布拉格反射层(DBR)，n型GaN层，多量子阱发光层，p型AlGaN，p型GaN接触层；所述的分布布拉格反射层是渐变式布拉格反射器(DBR)结构。

本发明在蓝光LED外延结构中生长渐变式的DBR层，可提高外延片出光效率。采用渐变式DBR可以反射有源区向下射向衬底的光，使其光路改变向顶部射出。渐变式DBR既能反射小角度入射光又能反射大角度入射光，进而提高发光二极管器件的亮度。该外延结构制备工艺简单、易于实施，便于推广应用。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：

图1为本发明的一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构的纵剖面结构示意图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

参考附图1，一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，其特征在于：所述结构由下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，分布布拉格反射层(DBR)，n型GaN层，多量子阱发光层，p型AlGaN，p型GaN接触层；所述的分布布拉格反射层是渐变式布拉格反射器(DBR)结构。

所述的渐变式DBR结构可采用两种不同材料相互间隔周期生长而成，周期数为2～10。

采用MOCVD法生长，渐变式DBR结构按渐变方式，由AlN/GaN组成。

渐变式DBR的第m层AlN材料和第m层GaN材料的厚度分别为：