[发明专利]一种具有光子晶体反射层结构的发光二极管

说明书

本发明公开了一种具有光子晶体反射层结构的发光二极管，包括由下而上依次设置的光子晶体反射层、衬底、氮化物缓冲层、n型氮化物层、多量子阱结构、电子阻挡层、p型氮化物层、透明导电层，所述n型氮化物层上设置的n型电极和所述p型氮化物层上设置的p型电极。其中光子晶体反射层由二种金属层和二种氧化物层交替插入组成，本发明通过引入由二种金属层和二种氧化物层交替插入形成的光子晶体反射层结构，能够对光子晶体反射层的光子禁带进行调制，可灵活并且极大地改变光子晶体反射层的反射率与适用波段，从而可实现对LED的较宽连续波段的发射光具有高反射率，因而能够有效地提高LED的发光效率。

技术领域

本发明提供了一种具有光子晶体反射层结构的发光二极管,属于半导体光电子材料和器件技术领域。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年已出现，时至今日其能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线波段，且亮度也已达到相当高的程度。LED因具有高效、节能、尺寸小、寿命长等优点而备受瞩目，已经开始逐步取代荧光灯和白炽灯等传统照明方式。虽然由于MOCVD等外延生长技术和多量子阱有源区的引入，内量子效率最高已达到80％以上，提升空间有限，但是由于LED芯片的光提取效率仍然不高，严重影响了LED器件的外量子效率和最终的发光效率。因此，研发一种有助于提高光提取效率的反射层结构对提升LED器件的性能是非常重要的。

光子晶体作为一种折射率在不同维度发生周期性变化的人造光学材料，具有独特的光子禁带结构。人们可利用光子禁带效应对光子的传输特性进行调制，这在光子学中有着非常重要的意义。一维光子晶体通常只在某一个方向上具有光子带隙，而二维光子晶体与三维光子晶体可以相对一维光子晶体实现更加复杂的光子带隙结构和功能，但由于二维光子晶体尤其是三维光子晶体具有相当复杂的结构，导致它们在设计与制造上都有着很大的难度。而一维光子晶体的结构设计和制备相对简单，且有望在某些光子器件中很好地替代二维和三维光子晶体发挥重要作用。因此，探索将一维光子晶体应用于LED制造领域，对于提高LED的性能依然具有很高的价值。

发明内容

发明目的：通过提供一种具有由二种金属层和二种氧化物层交替插入形成的一维光子晶体反射层结构，对光子晶体反射层的光子禁带进行调制，以便灵活并且极大地改变光子晶体反射层的反射率与适用光波段，从而实现对较宽连续波段的LED发射光具有高反射率，有效地提高LED的发光效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

如图1所示，本发明提供一种具有光子晶体反射层结构的发光二极管，包括由下而上依次设置的光子晶体反射层、衬底、氮化物缓冲层、n型氮化物层、多量子阱结构、电子阻挡层、p型氮化物层和透明导电层；所述发光二极管还包括n型电极和p型电极，n型电极设置在n型氮化物层上表面，p型电极设置在透明导电层上表面。

所述衬底可选用极性、半极性或非极性取向的蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氮化镓、氮化铝等材料。

进一步的，所述光子晶体反射层包括层叠设置的3～5个周期结构单元，每个周期结构单元包括由上而下依次设置的TiO₂层、Ag层、SiO₂层和Pt层，光子晶体反射层的层厚度为450～750nm。

所述周期结构单元中的TiO₂层的厚度为25～35nm、Ag层的厚度为60～75nm、SiO₂层的厚度为30～40nm、Pt层的厚度为30～45nm。