[发明专利]一种半导体发光元件

说明书

一种半导体发光元件，其包括：导体发光序列，包括发光层；布拉格反射层，位于半导体发光序列的一侧，所述布拉格反射层为第一折射率的第一介质材料层和第二折射率的第二介质材料层重复堆叠分布形成，其中第一折射率低于第二折射率，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于第一介质材料层的光学厚度。

技术领域

涉及一种提高发光效率的半导体发光元件，具体涉及一种具有布拉格反射层的半导体发光元件。

背景技术

氮化镓（GaN）基半导体发光元件（LED）应用范围广泛。其中发射混合颜色的光如可见光的半导体发光元件封装件已经应用于背光单元和一般照明等。

为了提高半导体发光元件的发光效率，可以在半导体发光元件芯片的发光面上形成粗糙的表面，或者可以调整明衬底100或外延层的形状，或者在与发光平面相对的芯片安装平面上设置金属反射层或者布拉格反射层结构，以反射向芯片安装平面传播的光。

就在芯片安装平面上设置反射层而言，相对于金属反射层，布拉格反射层所用材料化学性质相对稳定，不存在长期使用后金属易迁移或氧化导致反射率降低的问题，并且反射率高。

为了尽可能的保证布拉格反射层对发光层射向其表面和内部的光具有高反射率，对于氮化镓（GaN）基半导体发光元件，包括近紫外、蓝光和绿光芯片来说，现有传统布拉格反射层结构是通过至少两个膜堆堆叠得到的，具体结构包含多层光学厚度小于0.25倍的中心波长的膜堆，且同时也包含多层光学厚度大于0.25倍的中心波长的膜堆，其中该中心波长为白光范围的中心波长，通常以550nm计算。这种结构具有如下技术问题：一是，由于高折射率的材料例如氧化钛镀得较厚，相对高折射率的材料对发光层的光的吸收率远大于相对低的折射率材料例如氧化硅的光吸收率，因而整体结构的光吸收率较高；二是，以蓝宝石衬底作为透明衬底为例，其上表面形成包括发光层的氮化镓基半导体发光序列，将布拉格反射层提供至透明衬底的下表面，从发光层发射的一些光在穿过透明衬底后到达布拉格反射层。在这种情况下，光不仅以0°入射角(与布拉格反射层的堆叠方向的夹角为0°，即垂直于布拉格反射层)，而且以偏离0°的角度进入布拉格反射层。特别的是，在采用图案化蓝宝石衬底(PSS)的结构中，光被形成在衬底上表面的图案散射，从而增加了到达衬底的下表面的光的入射角。在图案化的蓝宝石衬底的结构中，大于0°的倾斜入射角的光量增加。由于大量的光以较大入射角到达衬底的下表面，特别的是，在采用图案化的蓝宝石衬底(PSS)的结构中，所以必须考虑不仅针对入射角为0°的反射率，还需要大于0°的光的反射率来对布拉格反射层进行设计。然而传统的布拉格反射层结构在半导体发光元件中对于大角度的反射率较差，因而整体的反射率较低。

发明内容

本发明一方面提供一种提升出光效率的半导体发光元件，其包括：半导体发光序列，包括发光层；布拉格反射层，位于半导体发光序列的一侧，所述布拉格反射层为第一折射率的第一介质材料层和第二折射率的第二介质材料层重复堆叠分布形成，其中第一折射率低于第二折射率，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于第一介质材料层的光学厚度。

优选地，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于等于λ/4，其中λ为550nm。

优选地，其中至少两层第二介质材料层的光学厚度小于λ/4，所有的第二介质材料层大于等于0.04λ。

优选地，其中所述的第一介质材料层的光学厚度大于等于λ/4。

优选地，至少两层第一介质材料层的光学厚度为大于λ/4，所有的第一介质材料小于等于3λ。

优选地，其中至少一半层数的第一介质材料的厚度为大于λ/4，至少一半的层数的第二介质材料层的光学厚度为小于λ/4。

优选地，其中所述的第一介质材料层的光学厚度都高于λ/4，第二介质材料层的光学厚度都低于λ/4。