[发明专利]一种提高GaN基LED发光效率的蓝宝石图形衬底结构

说明书

本发明公开了一种提高GaN基LED发光效率的蓝宝石图形衬底结构，它包括蓝宝石图形衬底以及沉积于所述蓝宝石图形衬底上的三明治反射结构，所述三明治反射结构包括沉积于所述蓝宝石图形衬底上的第一Al₂O₃多层结构、沉积于所述第一Al₂O₃多层结构上的布拉格反射器以及沉积于所述布拉格反射器上的第二Al₂O₃多层结构。本发明不仅可以提高GaN基LED材料质量，而且可以提高GaN基LED的发光效率，具有非常重要的商业价值。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种提高GaN基LED发光效率的蓝宝石图形衬底结构。

背景技术

GaN基LED现在已经广泛用于通用照明、交通信号指示、显示屏和背光源等领域。相比于传统光源，GaN基LED具有光电转换效率高、寿命长、损耗低、无污染等显著优势。在GaN基LED的大规模生产中，提高光效和降低成本始终是永远追求的目标，随着生产规模的不断扩大，生产成本也在不断降低。在提高光效方面，很多关键技术已经大量应用于大规模生产中，如图形衬底技术、缓冲层技术、高光效量子阱技术、散热技术等，对GaN基LED的发展起到了至关重要的作用。GaN基LED的大规模生产主要有三种衬底材料，蓝宝石衬底、碳化硅衬底和硅衬底，而在这三种衬底材料中，蓝宝石衬底市场份额最大，在整个GaN基LED的大规模生产中具有引领和主导地位。大量的生产实践已经证明，蓝宝石衬底从平面衬底发展到图形衬底(PSS)，LED发光效率明显提高，对整个LED产业的发展起到了非常大的促进作用。为进一步提高LED发光效率，中国专利CN103022291A提出一种具有全方位反射镜的图形衬底，其特征在于，包括蓝宝石图形衬底和在所述蓝宝石图形衬底上的全方位反射镜层，所述蓝宝石图形衬底的单个图形结构为具有倾斜侧壁的圆台状，在所述圆台状图形的倾斜侧壁上有全方位反射镜层。该发明在蓝宝石图形衬底的基础上做出反射镜，能够将射向衬底的光利用全方位反射镜的反射原理反射回上表面，可以提高LED发光效率。但是，该发明的图形衬底单个图形结构为圆台状，而大规模生产中的图形衬底单个图形结构多为近似圆锥状，难以用于大规模生产。另外，由于反射镜材料与蓝宝石衬底存在晶格失配，会导致反射镜材料本身以及生长于反射镜之上的GaN材料晶体质量下降。

发明内容

本发明针对现有蓝宝石图形衬底技术存在的不足，提出一种提高GaN基LED发光效率的蓝宝石图形衬底结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种提高GaN基LED发光效率的蓝宝石图形衬底结构，包括蓝宝石图形衬底以及沉积于所述蓝宝石图形衬底上的三明治反射结构，所述三明治反射结构包括沉积于所述蓝宝石图形衬底上的第一Al₂O₃多层结构、沉积于所述第一Al₂O₃多层结构上的布拉格反射器、以及沉积于所述布拉格反射器上的第二Al₂O₃多层结构。

进一步地，所述第一Al₂O₃多层结构由m层Al₂O₃薄膜构成，2≤m≤10。

进一步地，所述布拉格反射器的周期数为12-48，每层的光学厚度为反射中心波长的四分之一，反射中心波长为450nm。

进一步地，所述第二Al₂O₃多层结构(1)由n层Al₂O₃薄膜构成,2≤n≤10。

进一步地，它通过以下方法制备得到：