【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体发光元件,特别涉及GaN系半导体发光元件。
技术介绍
近年,作为蓝色的半导体发光元件,已知有使用了 GaN系半导体的 半导体发光元件。组合了蓝色的半导体发光元件和黄色的发光体的白色 LIZD作为移动电话等的LED背光源来使用的需求正在增大。此外,由于 白色LED具有功耗低、寿命长的特点,因此可以期待今后被作为替代荧 光灯、白炽灯等的光源来使用。以往的GaN系半导体发光元件是在蓝宝石衬底上依次结晶生长了 GaN緩冲层、n型GaN层、发光层、p型GaN层的结构。然而,在以往 的这种结构中,存在如下问题由于p型GaN层的折射率与跟p型GaN 层相接的空气、树脂的折射率的差较大,导致在p型GaN层和与p型GaN 层相接的空气、树脂的界面的全反射角变小,所以在发光层产生的光的大 部分被与p型GaN层相接的空气、树脂的界面全反射,光取出效率较低。例如,在半导体发光元件在空气中发光时,GaN的折射率在光的波长 为450nm时为约2.5,所以p型GaN层与空气的界面的全反射角较小,约 为24°。从发光层发出的、以大于该全反射角的角度入射到p型GaN层与 空气的界面的光,被p型GaN层与空气的界面全反射,因而无法从半导 体发光元件取出。对于这个问题,提出有以发光波长程度的间隔在p型GaN层上周期 性地形成凹凸的方法(例如专利文献1)。在这种结构中,通过周期性地 形成的凹凸所引起的衍射效应来改变从发光层发出的光的前进方向,光被 衍射为不形成全反射的角度,所以半导体发光元件的光取出效率提高了 。在p型GaN层上形成这种周期性地形成的凹凸时,首先在已结晶生 ...
【技术保护点】
一种在衬底上层叠了n型GaN层、发光层、p型GaN层的半导体发光元件,其特征在于:在上述p型GaN层上设置Mg↓[x]Zn↓[1-x]O层(0≤x≤0.5),在上述Mg↓[x]Zn↓[1-x]O层(0≤x≤0.5)的表面,以 二维的周期性间隔形成凹部或者凸部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-6-9 169056/20051.一种在衬底上层叠了n型GaN层、发光层、p型GaN层的半导体发光元件,其特征在于在上述p型GaN层上设置MgxZn1-xO层(0≤x≤0.5),在上述MgxZn1-xO层(0≤x≤0.5)的表面,以二维的周期性间隔形成凹部或者凸部。2. 根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为人,将该波长人时的上述Mg、Zn, —xO层(0^^0.5 )的折射率记为nz,、,将上述MgxZni —xO层(0^^0.5 ) 和与其相接的介质的界面的全反射角记为0z时,相邻的凹部的周期间隔或者相<formula>formula see original document page 2</formula>范围内。3.根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X,将该波长X时的上述 MgxZni-xO层(0£x$0.5 )的折射率记为nA,将来自上述发光层的光在空气 中的半幅值记为AL将波长X-AX时的上述MgxZni—xO层(0^x^0.5)的 折射率记为nzun),将波长X + AX时的上述MgxZn卜xO层()的折射 率记为nzU+M>,将上述MgxZni—xO层(0Sx^).5 )和与其相接的介质的界面<formula>formula see original document page 2</formula>范围内。4.根据权利要求1所述的半导体发光元件,其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为L将该波长X时的上述 MgxZn^O层(0^x^0.5)的折射率记为nz、,将来自上述发光层的光在空气 中的半幅值记为A入,将波长X - AX时的上述MgxZni—xO层(0^x^0.5 )的 折射率记为nz(m),将波长X + AX时的上述MgxZn,-xO层(0$x^).5 )的折射 率记为nzQi),将上述MgxZn,-xO层(0Sx^).5 )和与其相接的介质的界面 的全反射角记为9z时,相邻的凹部的周期间隔或者相邻的凸部的周期间隔Lz在<formula>formula see original document page 3</formula>范围内。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光元件,其特征在于 上述形成于MgxZnj-xO层(0Sx£0.5)的凹部或者凸部,被配置成正方晶格状或者三角晶格状。6. —种层叠了 p型GaN层、发光层、n型GaN层的半导体发光元件, 其特征在于在上述n型GaN层的表面,以二维的周期性间隔形成凹部或者凸部。7. 根据权利要求6所述的半导体发光元件,其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X,将该波长X时的上述n型GaN层的折射率记为1^,将上述n型GaN层和与其相接的介质的界面<formula>formula see original document page 3</formula>范围内。8.根据权利要求6所述的半导体发光元件,其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X,将该波长X时的上述 n型GaN层的折射率记为n^,将来自上述发光层的光在空气中的半幅值记 为AX,将波长X-时的上述n型GaN层的折射率记为ngu-A;J,将波长X + /U时的上述n型GaN层的折射率记为nga+A J ,将上述n型GaN层和与 其相接的介质的界面的全反射角记为0g时,相邻的凹部的周期间隔或者相邻的 凸部的周期间隔Lg在<formula>formula see original document page 3</formula>范围内。9.根据权利要求6所述的半导体发光元件,其特征在于 在将来自上述发光层的光在空气中的波长记为X,将该波长入时的上述 n型GaN层的折射率记为iv,将来自上述发光层的光在空气中的半幅值记 为AX,将波长X-AX时的上述n型GaN层的折射率记为ngu-^),将波长X + 时的上述n型GaN层的折射率记为ng a+Aw ,将上述n型GaN层和与 其相接的介质的界面的全反射角记为0g时,相邻的凹部的周期间隔或者相邻的 凸部的周期间隔Lg在<formula>formula see original document page 4</formula>范围内。10. 根据权利要求6至9中任一项所述的半导体发光元件...
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