[发明专利]一种微型发光元件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微型发光元件及其制备方法，通过在非掺杂半导体层表面设置外延叠层，所述外延叠层至少包括沿依次堆叠的第一型半导体层、第二有源区以及第二型半导体层；以及，在所述第二型半导体层上所引出的第二电极和在所述第一型半导体层上所引出的第一电极；且，在所述外延叠层的裸露面设有反射镜。其中，所述非掺杂半导体层设有第一有源区夹层，且在所述非掺杂半导体层上设有光子晶体结构，使所述第二有源区所释放的至少部分光子经反射镜反射被所述第一有源区夹层吸收后，通过所述光子晶体结构沿所述第一有源区夹层的法向射出。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种微型发光元件及其制备方法。

背景技术

微元件技术是指在基板上以高密度集成的微小尺寸的元件阵列。目前，微间距发光二极管(Mini/Micro-LED)技术逐渐成为研究热门，工业界期待有高品质的微元件产品进入市场。高品质微间距发光二极管产品会对市场上已有的诸如LCD/OLED的传统显示产品产生深刻影响。那么，提高微型发光元件的光电转换效率就成为了推进显示发展的重中之重。

微型发光元件的光电转换过程分为两个步骤，首先是在器件的内部将电转化为光，这部分效率称之为内量子效率，随着工艺技术的成熟，内量子效率已经接近100％，当光从器件内部发射后，需要逃逸出器件本身，其逃逸的能力称之为LEE，蓝绿LED的材料通常为GaN折射率为2.5左右，红光材料通常为GaAs折射率为3.3。由于材料本身的折射率很高，大部分光因为全反射现象很难逃逸出LED，所以LEE很低，为了提高LEE，人们想到很多对器件结构改变的方法，例如粗糙表面、倾斜侧壁、PSS衬底、光栅、内嵌式光子晶体、表面式光子晶体、DBR等对器件结构进行改变或者增加新的结构的方法。

其中，内嵌式光子晶体的方案不仅可以改善微型发光元件的光提取效率，利用其光子禁带还可以改善微型发光元件的发光光型，对于近眼显示而言发光元件的光型与其光效同等重要，尤其需要法向亮度要高，所以内嵌式光子晶体就成为最重要的研究方向。然而，为了让光子晶体的有能力改善微型发光元件的光型，其内嵌式光子晶体的制备通常采用挖孔的方式深入到有源区，这种方式直接导致有源区有效发光面积的减小，增加漏电通道，降低微型发光元件的器件性能。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种微型发光元件及其制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型发光元件及其制备方法，以解决微型发光元件的光提取效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种微型发光元件，包括基板及位于所述基板表面的若干个LED芯粒，各所述LED芯粒包括：

设置于非掺杂半导体层表面的外延叠层，所述外延叠层至少包括沿依次堆叠的第一型半导体层、第二有源区以及第二型半导体层；以及，在所述第二型半导体层上所引出的第二电极和在所述第一型半导体层上所引出的第一电极；且，在所述外延叠层的裸露面设有反射镜；

其中，所述非掺杂半导体层设有第一有源区夹层，且在所述非掺杂半导体层上设有光子晶体结构，使所述第二有源区所释放的至少部分光子经所述反射镜反射被所述第一有源区夹层吸收后，通过所述光子晶体结构沿所述第一有源区夹层的法向射出。

优选地，所述第一有源区夹层和所述第二有源区分别包括若干个由量子阱及量子垒所组成的周期单元，且所述第一有源区夹层所具有的周期数不小于所述第二有源区所具有的周期数。

优选地，所述光子晶体结构包括通过对所述非掺杂半导体层刻蚀所形成的若干个柱状结构。

优选地，所述柱状结构通过沿所述非掺杂半导体层的背面刻蚀至所述第一有源区夹层而形成。

优选地，各所述柱状结构呈锥形、柱形、棱锥形或半球形中的任一种。

优选地，各所述柱状结构的排列方式为正方格或三角格。