[发明专利]一种紫外发光二极管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种紫外发光二极管及制备方法。

背景技术

光电半导体器件在我们的生活和科学研究中扮演着越来越重要的角色。近年来，基于以氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体发光二极管(LED)在实际中得到了越来越多的应用，深紫外C波段(UVC)的LED也已被用来作为激发光源来实现特种光源。而对于LED的研究和应用，人们最多关注的是LED内量子效率和外量子效率。尽管目前UVC基LED的内量子效率已经达到60％，但由于UVC使用高Al组分的AlGaN材料6(如图1)，受到光学偏振的影响，仅有不超过12％的光能够射出LED进入到空气中。这极大地影响了UVC基LED器件效率的提高，阻碍了其进一步的应用。

近年来，研究者对如何提高出光效率做了大量的研究，其主要集中在以下几个方面：(1)在LED表面制作二维光子晶体来调制光的行为，以满足最大出射的需要[Jonathan J.Wierer,Jr,Aurelien David,Mischa M.Megens,Nature Photonics,Vol.3,(2009.]；(2)利用氧化物(如二氧化硅,氧化钛)的自组织行为在GaN表面生长纳米棒或孔阵列，改变GaN表面结构[Min-An Tsai,Peichen Yu,C.L.Chaoetal,IEEE Photonics Technology Letters,VOL.21,(2009]；Day-ShanLiu,Tan-WeiLin,Bing-WenHuang,Appl.Phys.Lett.94,2009]；(3)在GaN表面做Ag栅极，Ag和量子阱耦合，光输出强度增加[Kun-Ching Shen,Cheng-Yen Chen,Hung-Lu Chen,Appl.Phys.Lett.,93,(2008)]；(4)以多孔氧化铝为模板，ICP刻蚀改变GaN表面粗糙程度，提高出光效率[Keunjoo KIM,Iaeho CHOI,Tae Sung BAE,Japanese Journal of Applied Physics,Vol.46,2007:6682-6684]；(5)利用激光剥离、纳米压印和自然光刻方法来增强GaN表面的粗糙度，以提高出光效率[T.Fujii,Y.Gao,R.Sharma,E.L.Hu,S.P.DenBaars,and S.Nakamura，Appl.Phys.Lett.,Vol.84,(2004)].(6)通过设计LED芯片结构来提高引出效率[Michael R.Krames,Oleg B.Shchekin,Regina Mueller-Mach,Gerd O.Mueller,Ling Zhou,Gerard Harbers,and M.George Craford,Journal of Display Technology,Vol.3,(2007)]。从目前的研究情况来看，利用各种纳米技术改变GaN表面的粗糙度，是用以提高GaN表面出光效率的常用方法，但已有方法都需要比较复杂的操作流程和技术设备，属于表面光传播光散射，且对UVC波段作用有限，尽管各国学者在GaN的表面纳米结构以及借助纳米结构增强光引出效率的课题上开展了大量的研究，但是目前，还没有提出一种工艺简单、低损伤、对UVC波段高效出光的三维光散射结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种工艺更加简单、出光高效的深紫外发光二极管及制备方法。

为了实现上述目的，本发明一种紫外发光二极管所采取的技术方案：

一种紫外发光二极管，包括发光层、位于发光层一侧的P型层以及位于发光层另一侧的N型层，所述P型层的表面设有裸露面，裸露面上设有与P型层电连接的P电极，P型层上间隔开设有若干通孔，所述各通孔从P型层向下贯穿发光层，所述各通孔内设有N电极，N电极的一端延伸出P型层形成N端电极，另一端与N型层电连接，所述N电极的外周面覆盖有第一绝缘层，第一绝缘层使N电极分别与P型层、发光层之间绝缘。

本发明工作时，将电源正极与P电极接通，将电源负极与N端电极接通，然后通电，发光层发光，发光层的光线一部分经N型层进入空气中，光线的另一部分经第一绝缘层照射到N电极上，N电极将照射的光线反射到N型层，再进入空气中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：由于N电极设置在通孔内，N端电极与P型层的电极端位于同侧，便于引线，同时便于光线传播，又由于第一绝缘层与反光的N电极存在，发光层的光线被N电极反射，实现最大程度的平面内光散射，提高了出光效率。