[实用新型]一种照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片

说明书

本实用新型提供了一种照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片，包括二维光子晶体结构、透明衬底、外延片、反射镜、保护层、钝化层和电极，所述二维光子晶体结构设置在与反射镜相接处的透明衬底的外延片内部，所述外延片包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层。本实用新型的照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片可以有效的提高LED芯片的调制带宽和出光效率，同时有效避免外延片带来的质量问题，而照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片具有散热效果好、出光效率高的优点。

技术领域

本实用新型涉及可见光通信和照明领域，具体涉及一种照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片。

背景技术

随着互联网、物联网、人工智能等技术的快速发展，移动通信业务急剧上升，可用于通信的频谱资源几近枯竭。可见光通信作为射频通信、毫米波通信的另一种选择，具有对人体无辐射危害、环保安全、保密性好等优点，是一项极具潜力的通信技术。近十年来，GaN基LED因其高效的出光效率和能量转换效率在照明和通信领域备受关注。GaN基LED是目前主流的商用照明光源，其内量子效率已接近100%，出光效率接近80%，但是其调制带宽仅3-50MHz，远远不能满足可见光通信光源的要求。提升LED本身的带宽将使可见光通信系统获得质的飞跃。Yin等制备空气孔光子晶体LED正装芯片，20mA注入电流下，带宽达到347MHz（DOI: 10.1109/JLT.2016.2634005）。但是正装结构有诸多缺点，如散热不佳，增大了光衰的可能性，减少芯片寿命，降低器件可靠性；电极挡光，减少芯片出光；电流拥挤，进一步降低光效等。倒装结构拥有较多优势，适合用于可见光通信。目前，将光子晶体与倒装结构相结合提高LED芯片发光效率和调制带宽的制备方法比较稀缺。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片，可以有效的提高LED芯片的调制带宽和出光效率，同时有效避免外延片带来的质量问题，而照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片具有散热效果好、出光效率高的优点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片，包括二维光子晶体结构、透明衬底、外延片、反射镜、保护层、钝化层和电极，所述二维光子晶体结构设置在与反射镜相接处的透明衬底的外延片内部，所述外延片包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层，所述透明衬底与N型氮化镓层接触连接，所述N型氮化镓层与有源层接触连接，所述有源层与P型氮化镓层接触连接，所述保护层与P型氮化镓层接触连接，所述钝化层覆盖在外延片的上方，所述电极包括N电极和P电极，所述N电极穿过钝化层和保护层与N型氮化镓层接触，所述P电极穿过钝化层与P型氮化镓层接触，所述反射镜设置在P型氮化镓层与P电极之间。

进一步地，所述二维光子晶体结构的占空比为0.1～0.9，所述二维光子晶体结构采用纳米压印、电子束光刻、PS小球、SiO2小球或AAO模板方法制备。

进一步地，所述透明衬底为蓝宝石或SiC透明衬底；所述有源层为InGaN/GaN多量子阱层。

进一步地，所述电极为Au、Cr、Ni、Ag、Ti、Al、Pt、Pd中的一种或者多种及其合金；所述钝化层为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、HfO2或SOG等绝缘介质材料；所述反射镜为银镜、DBR中的一种或者多种组合。

照明通信共用的二维光子晶体LED倒装芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、提供透明衬底的外延片。

步骤2、在所述透明衬底的外延片上制备空气孔光子晶体结构。

步骤3、在所述空气孔光子晶体结构中填充SOG绝缘介质。

步骤4、用填充好绝缘介质的外延片进行普通倒装芯片制备工艺，形成二维光子晶体LED倒装芯片。