发光二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种发光二极管，其包括：一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置；一设置于所述第二半导体层远离活性层的表面的金属等离子体产生层；一与所述第一半导体层电连接的第一电极；一与所述第二半导体层电连接的第二电极；其中，所述金属等离子体产生层包括多个三维纳米结构。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管
本专利技术涉及一种发光二极管。
技术介绍
在过去几十年中，可见光波段的发光二极管技术(LED)得到了很大的发展。LED已经用于交通灯、仪表指示灯、背投光源及通讯光源等场合，但由于LED的亮度有限，仍不能大规模应用于一般的室内照明。为了得到新一代高亮度的LED照明光源，使其应用于一些特殊场合，还必须提高LED的发光效率。由于半导体材料的折射率很高，LED产生的光能够辐射到自由空间中只是小部分，大部分能量的光经过无数次全反射之后被电极或发光层吸收了，因此，就会造成LED的发光效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种发光效率高的发光二极管。一种发光二极管，其包括：一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置；一设置于所述第二半导体层远离活性层的表面的金属等离子体产生层；一与所述第一半导体层电连接的第一电极；一与所述第二半导体层电连接的的第二电极；其中，所述金属等离子体产生层包括多个三维纳米结构，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在所述第一区域，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离第二半导体层的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构均为一金属层。一种发光二极管，其包括：一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置；一设置于所述第二半导体层远离活性层的表面的金属等离子体产生层；一与所述第一半导体层电连接的第一电极；一与所述第二半导体层电连接的的第二电极；其中，所述金属等离子体产生层包括多个三维纳米结构，所述三维纳米结构包括一长方体结构以及一三棱柱结构，所述长方体结构设置在所述第一区域，所述三棱柱结构设置在长方体结构远离第二半导体层的表面，所述三棱柱结构底面的宽度大于长方体结构上表面的宽度，所述长方体结构和三棱柱结构为不同的金属层。与现有技术相比，本专利技术所述金属等离子体产生层包括多个三维纳米结构，所述相邻三维纳米结构之间有间隙，增加了光的透过率；所述三维纳米结构由至少两部分具有表面的等离子体激元的金属组成，这三层结构级联，实现场增强，由活性层产生的近场倏逝波到达金属等离子体产生层后，在金属等离子体产生层的作用下近场倏逝波被放大并转换成为金属等离子体，金属等离子体被金属等离子体产生层散射，从而向周围传播。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的发光二极管的结构示意图。图2为图1的发光二极管沿线II-II的剖视图。图3为在第二半导体层上实施多个图案的金属等离子体产生层的结构示意图。图4为本专利技术第一实施例制备的三维纳米结构的分解图。图5为本专利技术第一实施例制备发光二极管的工艺流程图。图6为本专利技术第一实施例制备金属等离子体产生层的工艺流程图。图7为本专利技术第一实施例制备的金属等离子体产生层的低倍扫描电镜照片。图8为本专利技术第一实施例制备的金属等离子体产生层的高倍扫描电镜照片。图9为本专利技术第二实施例提供的发光二极管的结构示意图。图10为本专利技术第三实施例提供的发光二极管的结构示意图。图11为本专利技术第四实施例提供的发光二极管的结构示意图。图12为图11的发光二极管沿线II-II的剖视图。图13为本专利技术第五实施例提供的发光二极管的结构示意图。图14为图13的发光二极管沿线II-II的剖视图。图15为本专利技术第五实施例中第三种方法制备金属等离子体产生层和第二电极的第二金属层表面的结构示意图。图16为本专利技术第六实施例提供的发光二极管的结构示意图。主要元件符号说明具体实施方式如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。请参阅图1和图2，本专利技术第一实施例所提供的发光二极管10，其包括：一第一半导体层120、一活性层130以及一第二半导体层140依次层叠设置，所述第二半导体层140远离活性层的表面包括第一区域1402和第二区域1404；一设置于所述第一区域1402的金属等离子体产生层160；一与所述第一半导体层120电连接的第一电极180，一设置于所述第二区域1404的第二电极182，并与所述第二半导体层140电连接，所述金属等离子体产生层160包括多个三维纳米结构161，所述三维纳米结构161为一松树状结构。所述第一半导体层120、活性层130以及第二半导体层140构成发光二极管10的有源层。所述第一半导体层120的厚度可以根据需要制备。具体地，所述第一半导体层120的生长的厚度可为1微米至15微米。所述第一半导体层120为一掺杂的半导体层，该掺杂的半导体层可为N型半导体层或P型半导体层两种类型，所述N型半导体层的材料包括N型氮化镓、N型砷化镓及N型磷化铜等中的一种，所述P型半导体层的材料包括P型氮化镓、P型砷化镓及P型磷化铜等材料中的一种。本实施例中，所述第一半导体层120为Si掺杂的N型氮化镓，其厚度为1460纳米。所述活性层130的厚度为0.01微米至0.6微米。所述活性层130为包含一层或多层量子阱层的量子阱结构(QuantumWell)。量子阱层的材料为氮化铟镓、氮化铟镓铝、砷化镓、砷化铝镓、磷化铟镓、磷化铟砷或砷化铟镓中的一种或多种。本实施例中，所述活性层130为InGaN/GaN的复合结构，其厚度为10纳米。所述活性层130为光子激发层，为电子与空穴相结合产生光子的场所。工作时，给P型半导体层和N型半导体层施加一电压，则P型半导体层产生的空穴和N型半导体层产生的电子在活性层130相结合产生光子。所述第二半导体层140可为N型半导体层或P型半导体层两种类型，并且所述第二半导体层140与第一半导体层120中的掺杂的半导体层分属两种不同类型的半导体层。所述第二半导体层140设置于金属等离子体产生层160和活性层130之间。所述第二半导体层140的厚度可以根据需要制备。优选地，所述第二半导体层140的厚度为5纳米至30纳米。优选地，所述第二半导体层140的厚度为10纳米至20纳米。具体地，所述第二半导体层140的厚度可为12纳米、18纳米、22纳米。本实施例中，所述第二半导体层140为镁(Mg)掺杂的P型氮化镓，其厚度为10纳米。所述金属等离子体产生层160的材料为任何可在光子作用下产生金属等离子体的材料。进一步，该金属等离子体产生层160的材料满足下述两个条件：第一，金属等离子体产生层160的材料的折射率为一复数，且该复数的虚部大于零或者小于零；第二，金属等离子体产生层160的材料的介质常数为一复数，且该复数的实部为一个负数。具体地，所述金属等离子体产生层160的材料的选择依据活性层130中产生的光的波长而定，不同材料的金属等离子体产生层160可与活性层130更好地相互作用。具体地，所述金属等离子体产生层160的材料可为金属材料，即纯金属或其合金。所述纯金属为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)或者铝(Al)等金属。若活性层130产生的光为短波长的光，所述金属等离子体产生层160的材料优选为银。若活性层130产生的光为长波长的光，则所述金属等离子体产生层160优选为金属复合材料，例如，金属陶瓷等。所述金属陶瓷为包含金属材料和电介质材料的复合材料。所述电介质材料即为不导电材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管，其包括：一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置；一设置于所述第二半导体层远离活性层的表面的金属等离子体产生层；一与所述第一半导体层电连接的第一电极；一与所述第二半导体层电连接的的第二电极；其特征在于，所述金属等离子体产生层包括多个三维纳米结构，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在所述第一区域，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离第二半导体层的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构均为一金属层。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，其包括：一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置；一设置于所述第二半导体层远离活性层的表面的金属等离子体产生层；一与所述第一半导体层电连接的第一电极；一与所述第二半导体层电连接的的第二电极；其特征在于，所述金属等离子体产生层包括多个三维纳米结构，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在所述第一区域，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离第二半导体层的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构均为一金属层。2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属材料为Au、Ag、Cu和Al中的一种或多种，所述第二长方体结构的材料为Cr、Ta、Ta2O5、TiO2、Si、SiO2中的一种或多种。3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述相邻三维纳米结构之间的间距为40纳米～450纳米，所述第一长方体结构的厚度为20纳米～500纳米，所述第二长方体结构的厚度为5纳米～100纳米，所述三棱柱结构的厚度为40纳米～800纳米。4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二电极与所述多个三维纳米结构交叉设置，将所述多个三维纳米结构电连接。5.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述第二电极设置于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振东，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11