[发明专利]一种高效线偏振光的LED结构有效

专利信息
申请号: 201510290514.X 申请日: 2015-05-29
公开(公告)号: CN104993039B 公开(公告)日: 2017-12-08
发明(设计)人: 云峰;张林昭;黄亚平 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: H01L33/58 分类号: H01L33/58
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司61200 代理人: 陆万寿
地址: 710049 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 高效 偏振光 led 结构
【说明书】:

技术领域

发明属于半导体发光二极管技术领域,涉及一种LED结构,具体涉及一种高效线偏振光的LED结构。

背景技术

氮化镓(GaN)基发光二极管(Light Emitting Diode,以下简称LED)具有带隙宽、性能稳定、电子漂移饱和速率高等优点,在高亮度发光二极管领域有着巨大的应用潜力和广阔的市场前景。

GaN作为第三代半导体具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好等性质和强的抗辐照能力,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。但是现有的GAN基的LED芯片中中量子阱有源层发出光为无方向性的,因此出光率较低,因此严重的限制了其应用的范围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种高效线偏振光的LED结构,该LED结构的线偏振光的出光效率高。

为达到上述目的,本发明所述的高效线偏振光的LED结构,其特征在于,包括GaN基的LED芯片、反射镜、旋光物质结构及若干条形结构的金属Al栅,反射镜及旋光物质结构设于GaN基的LED芯片的下部,各金属Al栅设于GaN基的LED芯片的上部,且各金属Al栅从左到右依次平行分布。

所述GaN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片、水平结构的LED芯片或倒装结构的LED芯片。

当所述GAN基的LED芯片为垂直结构的LED芯片时,各金属Al栅及GAN基的LED芯片中的n电极均设于GAN基的LED芯片中n型GaN层的上表面,且金属Al栅分布于GAN基的LED芯片中n电极的两侧;反射镜设于GAN基的LED芯片中衬底与P型GaN层之间,GAN基的LED芯片中P型GaN层上与反射镜相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽,圆柱形的凹槽内填充有旋光物质,各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构,相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙。

所述圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm,位于GAN基的LED芯片中n电极同一侧的相邻两个金属Al栅左侧面之间的间距为80nm-300nm,各金属Al栅的厚度为30nm-100nm。

当所述GAN基的LED芯片为水平结构的LED芯片时,各金属Al栅与GAN基的LED芯片中的p电极均设于GAN基的LED芯片中P型GaN层的上表面,旋光物质结构与反射镜自上到下依次设于GAN基的LED芯片中衬底的下表面。

相邻两个金属Al栅左侧面之间的间距为80nm-300nm,各金属Al栅的厚度为30nm-100nm,旋光物质结构的厚度为50nm-400nm。

当所述GAN基的LED芯片为倒装结构的LED芯片时,各金属Al栅设于GAN基的LED芯片中衬底的上表面,反射镜设于GAN基的LED芯片中p电极与P型GaN层之间,GAN基的LED芯片中P型GaN层上与反射镜相接触的面开设有若干圆柱形的凹槽,圆柱形的凹槽内填充有旋光物质,各圆柱形的凹槽内的旋光物质构成所述旋光物质结构,相邻两个圆柱形的凹槽之间有间隙。

所述圆柱形的凹槽的高度为50nm-400nm,相邻两个金属Al栅左侧面之间的间距为80nm-300nm,各金属Al栅的厚度为30nm-100nm。

所述反射镜通过Ag、AL或DBR制作而成。

所述旋光物质结构由液晶材料、云母或石英晶体制作而成。

本发明具有以下有益效果:

本发明所述的高效线偏振光的LED结构在使用时,当给GaN基的LED芯片中的n电极和p电极加上电压时,电子被注入到GaN基的LED芯片的量子阱有源层中,在量子阱有源层中,电子和空穴复合并发出光子,从而形成TE模式线偏振光和TM模式线偏振光,金属Al栅对TM模式线偏振光具有很高的透过性,对TE模式线偏振光具有很高的反射性,因而TM模式线偏振光经金属Al栅射出或经反射镜反射后再经金属Al栅射出,TE模式线偏振光经金属Al栅反射或直接照着到旋光物质结构时,偏振方向发生变化,并出现TM模式线偏振光分量,该TM模式线偏振光分量经反射镜反射后经金属Al栅射出,从而使原有的TE模式线偏振光的一部分TM模式线偏振光分量射出,剩余的TE模式线偏振光继续经旋光物质结构进行偏振反向的变化,再出现TM模式线偏振光分量,再经金属Al栅射出,直至TE模式线偏振光全部转换为TM模式线偏振光并经金属Al栅射出为止,从而有效的提高了偏振光的出光效率高,同时极大的提高偏振光波长的单一性,进而实现优异的光学偏振特性。

附图说明

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