[发明专利]一种表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管

说明书

本发明提供了一种表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管，在衬底上采用半导体外延和沉积技术制备的半极性面LED结构，所述半极性面LED结构沿着衬底生长方向依次为本征GaN缓冲层、n型GaN层、有源层、p型GaN层和透明导电层。本发明可使发光二极管能够实现由椭圆形状光场分布到圆形形状光场分布的可控转变。

技术领域

本发明涉及半导体照明显示领域，尤其涉及一种表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管。

背景技术

目前在极性面c面生长的InGaN基LED受限于自发极化效应，极大的降低了其发光效率，导致芯片亮度较低，阻碍了LED的进一步发展。而沿半极性或非极性方向构建的III氮化物异质结构，具有较低的自发极化电场，被认为是解决氮化物发光器件中QCSE效应的一条有效路径，依此方法，有望突破固态照明中绿光带隙这一难题。沿半极性面外延的氮化物，其面内生长速度的不对称性使得半极性面样品表面存在一定的微形貌，这些微形貌导致半极性面样品的表面空间光场分布呈现出一定的各向异性，例如半极性{20-21}面样品的出光强度更多地集中在[11-20]方向上，这种各向异性的空间光场分布大大限制了半极性面发光体在智能穿戴、近眼显示等照度均一性要求高的场景中的应用与发展。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管，使发光二极管能够实现由椭圆形状光场分布到圆形形状光场分布的可控转变。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管，在衬底上采用半导体外延和沉积技术制备的半极性面LED结构，所述半极性面LED结构沿着衬底生长方向依次为本征GaN缓冲层、n型GaN层、有源层、p型GaN层和透明导电层。

进一步，所述衬底的材料为{22-43}面蓝宝石。

进一步，所述本征GaN缓冲层为半极性{20-21}面的本征GaN缓冲层。

进一步，所述有源层为InGaN/GaN多量子阱层结构，所述有源层的发光波长为可见光波段400-700纳米。

进一步，所述p型GaN层具有沿[11-20]晶向的表面起伏的特征，所述表面起伏的厚度为0-40纳米。

进一步，所述透明导电层材料为氧化铟锡或者氧化锡或者二氧化钛或者氧化锡锑。

进一步，所述透明导电层的厚度满足下面公式：2nL＝(2k+1)*λ/2，其中n为透明导电层材料折射率，L为透明导电层的厚度，λ为有源层发光峰波长，k为系数。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管，通过透明导电层的厚度和折射率参数来调控半极性面LED表面的空间光场分布，使发光二极管出光光场由椭圆形状到圆形形状之间的可控调节。表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管结构简单，满足不同场景对特定光源输出形状的需求，应用前景广阔。

2.本发明所述的表面空间光场分布可调控的半极性面发光二极管，不需要复杂的外延结构，也不需要添加额外的光输出控制媒介，合理控制LED制备过程中沉积的透明导电层，对半极性面LED的表面空间光场分布进行可控调节，成本低廉，自由度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的半极性{20-21}面InGaN/GaN量子阱沿[11-20]和[10-14]方向的二维截面结构示意图。