一種可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體的製作方法

2023-06-15 16:12:46 2

專利名稱：一種可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及光電子技術領域，尤其是可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體。
背景技術：
發光二極體已被用於顯示、裝飾、通訊等腰三角形廣泛的經濟生活中。通過採用不同的半導體材料的結構，發光二極體能夠覆蓋從紫外到紅外的全色範圍，並使其發光效率和亮度不斷提高。如專利申請號為99109772.6的發明專利公開的可提高發光亮度的發光二極體。
發光二極體的常規結構如圖一，包括一個基板，第一種導電性載流子注入限制層，控制發光波長的活化層，第二種導電性和載流子注入限制層，以及電流擴展層。對於不透明的基板，為避免光被不透明的基板吸收，常在基板及第一種導電性載流子注入限制層之間，插入布拉格反射層，將輻射光反射到發光表面方向。電流擴展層採用透光性較好的導電性材料，避免光的吸收，同時達到電流擴展的目的。如鋁鎵銦磷系列發光二極體採用磷化鎵作為擴展層；氮化鎵系列發光二極體採用透明金屬電極作為電流擴展層。常規發光二極體由於其結構特徵，折射率在活化層較大，側向輻射光光場主要頒布在活化層區域，如圖二所示鋁鎵砷發光二極體的光場分布(其中實線部分為鋁部份)。由於活化層帶隙，與輻射光重疊，活化層對側向輻射光向長波方向移動。此物理現象造成發光二極體正向發光波長比側向發光波長短，影響光純度，此現象嚴重時會出現黃色發光二極體側向輻射光呈橙色。

發明內容
本發明提供了一種被動波導的結構，使輻射光場集中到非活化區，從而減少了活化層對輻射光的再吸收，使得側向光場與正向光場具有相近的光譜分布特性，達到提高發光效率及色純度的目的。
一種可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵在於包含有一個具有第一導電性的半導體基板；一個形成於該基板上的第一導電性載流子注入限制層；若干個具有高折射率的被動光波導層，此光波導層必須對輻射光吸收很小；一個活化層，此活化層可以是多量子阱結構或雙異質結構；一個第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。
本發明的目的還可通過以下技術方案實現本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，具有電流擴展層。
本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，具有布拉格反射體。
本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，被動波導層插入第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。
本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，被動波導層插入第一種導電類型的導電性載流體注入限制層。
本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，被動波導層同時插入第一種導電類型的導電性載流體注入限制層及第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。
經過對活化層和被動波導層間距的優化，相當大的光場能夠被集中到被動波導層中，從而減少了活化層對輻射光的再吸收，使得側向光場與正向光場具有相近的光譜分布特性，達到提高發光效率及色純度的目的。


圖1為現有鋁嫁砷的發光二極體構造剖視圖；圖2為圖1所示發光二極體的光場分布圖；圖3為本發明的一種鋁嫁砷發光二極體構造剖視圖；圖4為圖3所示發光二極體的光場分布圖；圖5為本發明的另一種鋁嫁砷發光二極體構造剖視圖；圖6為圖5所示發光二極體的光場分布圖。
具體實施例參照圖3和圖4，本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，與常規發光二極體結構相比其顯著差別在於被動波導層插入第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。即本發明的發光二極體結構層依次為鋁嫁砷基板、第一種導電注入限制層、活化層、第二種導電注入限制層、被動波導層、第二種導電注入限制層、電流擴展層；圖4展示了被動波導層對側向光場的影響，其中實線部分為鋁組分，虛線部分為光強分布，經過對活化層和被動波導層間距的優化，相當大的光場能夠被集中到被動波導層中，從而減少了活化層對輻射光的再吸收，使得側向光場與正向光場具有相近的光譜分布特性，達到提高發光效率及色純度的目的。
參照圖5和圖6，本發明的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，與常規發光二極體結構相比其顯著差別在於被動波導層同時插入第一種及第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。即本發明的發光二極體結構層依次為鋁嫁砷基板、第一種導電注入限制層、被動波導層、第一種導電注入限制層、活化層、第二種導電注入限制層、被動波導層、第二種導電注入限制層、電流擴展層；圖6展示了被動波導層對側向光場的影響，其中實線部分為鋁組分，虛線部分為光強分布，經過對活化層和被動波導層間距的優化，相當大的光場能夠被集中到被動波導層中，光場能夠更有效地導離活化層，從而減少了活化層對輻射光的再吸收，使得側向光場與正向光場具有相近的光譜分布特性，達到提高發光效率及色純度的目的。
權利要求
1.一種可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵在於包含有一個具有第一導電性的半導體基板；一個形成於該基板上的第一導電性載流子注入限制層；若干個具有高折射率的被動光波導層，此光波導層必須對輻射光吸收很小；一個活化層，此活化層可以是多量子阱結構或雙異質結構；一個第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。
2.根據權利要求1所述的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵是具有電流擴展層。
3.根據權利要求1所述的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵是具有布拉格反射體。
4.根據權利要求1所述的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵是被動波導層插入第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。
5.根據權利要求1所述的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵是被動波導層插入第一種導電類型的導電性載流體注入限制層。
6.根據權利要求1所述的可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵是被動波導層同時插入第一種導電類型的導電性載流體注入限制層及第二種導電類型的導電性載流體注入限制層。
全文摘要
一種可提高發光亮度及色純度的被動波導發光二極體，其特徵在 於包含有一個具有第一導電性的半導體基板；一個形成於該基板上的第一導電性載流子注入限制層；若干個具有高折射率的被動光波導層，此光波導層必須對輻射光吸收很小；一個活化層，此活化層可以是多量子阱結構或雙異質結構；一個第二種導電類型的導電性載流體注入限制層；經過對活化層和被動波導層間距的優化，相當大的光場能夠被集中到被動波導層中，從而減少了活化層對輻射光的再吸收，使得側向光場與正向光場具有相近的光譜分布特性，達到提高發光效率及色純度的目的。
文檔編號H01L33/00GK1567601SQ0313871
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月23日 優先權日2003年6月23日
發明者何曉光 申請人:廈門三安電子有限公司