一种基于光子晶体反射器的LED发光元件制造技术

本发明专利技术属于光子晶体反射领域，特别是涉及一种基于光子晶体反射器的LED发光元件。一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，包括一维光子晶体反射器和LED结构，所述一维光子晶体反射器与LED结构的衬底连接，所述一维光子晶体反射器是绿光一维光子晶体反射器、蓝光一维光子晶体反射器、紫光一维光子晶体反射器中的任意一种，绿光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射绿光，蓝光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射蓝光，紫光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射紫光。本发明专利技术使得LED结构发出的光更大程度上被利用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于光子晶体反射领域，特别是涉及一种基于光子晶体反射器的LED发光元件。一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，包括一维光子晶体反射器和LED结构，所述一维光子晶体反射器与LED结构的衬底连接，所述一维光子晶体反射器是绿光一维光子晶体反射器、蓝光一维光子晶体反射器、紫光一维光子晶体反射器中的任意一种，绿光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射绿光，蓝光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射蓝光，紫光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射紫光。本专利技术使得LED结构发出的光更大程度上被利用。【专利说明】一种基于光子晶体反射器的LED发光元件
本专利技术属于光子晶体反射领域，特别是涉及一种基于光子晶体反射器的LED发光元件。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种广泛应用于光电子领域的低成本长寿命固态光源，既可作为照明设备和短距离光纤通信的非相干光源，也可作为显示、检测、医学、化学与生物学等应用领域的潜在光源。目前，GaN基LED的内量子效率已经达到90 %，，但其外量子效率普遍较低仅为5%。LED结构发出的光有一部分脱离芯片被利用；另一部分光射向衬底，从而使得存在大量的光能无法被利用，这是造成LED外量子效率低的一个原因。为了解决这一问题，研究者常使用金属薄膜镀在衬底底部作为反射器提高光能利用率，但是由于金属薄膜反射器自身存在很大的缺陷，对光能的吸收较大，而且金属薄膜反射器反射率并不是很高，所以对于解决这一问题并不是十分理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:如何使得LED结构发出的光更大程度上被利用。本专利技术所采用的技术方案是:一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，包括一维光子晶体反射器和LED结构，所述一维光子晶体反射器与LED结构的衬底连接，所述一维光子晶体反射器是绿光一维光子晶体反射器、蓝光一维光子晶体反射器、紫光一维光子晶体反射器中的任意一种，绿光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射绿光，蓝光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射蓝光，紫光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射紫光。作为一种优选方式:所述一维光子晶体反射器是在LED结构上直接生长制备的。作为一种优选方式:所述一维光子晶体反射器，其结构为?，其中m为光子晶体的周期数，A为氟化锂，介电常数％ =1.96 ；B为锗，介电常数G =16，绿光一维光子晶体反射器晶格常数为O1 =145nm，氟化锂层厚度Ifl=0.7珥,锗层厚度J2 =0.3七，蓝光一维光子晶体反射器晶格常数为?'2 =145nm，風化裡层厚度4 =0.9 ，错层厚度aT* =0.1 ,紫光一维光子晶体反射器晶格常数为％ =135nm，氟化锂层厚度嶢=0.9 %，锗层厚度^=0_ I ^ ο本专利技术的有益效果是:在各光谱范围内都能实现较好的反射性，绿光反射器禁带覆盖波长478nm~680nm的范围，蓝光反射器禁带覆盖光波长402nm~465nm的范围，紫光反射器禁带覆盖光波长374nm~433nm的范围，且当反射角在0°至90°改变时，反射率都能达到99%以上。可有效解决LED光路分散问题，将更多耗散掉的光能转化为可利用光能，从而提高LED的外量子效率。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图； 图2是本专利技术绿光一维光子晶体反射器结构示意图； 图3是本专利技术绿光一维光子晶体反射器能带特性图； 图4是本专利技术当光线正入射，即入射角度为0°时，绿光一维光子晶体反射器的反射谱； 图5是本专利技术绿光一维光子晶体反射器禁带随光线入射角度的变化曲线； 图6是本专利技术蓝光一维光子晶体反射器结构示意图； 图7是本专利技术蓝光一维光子晶体反射器能带特性图； 图8是本专利技术当光线正入射，即入射角度为0°时，蓝光一维光子晶体反射器的反射谱； 图9是本专利技术蓝光一维光子晶体反射器禁带随光线入射角度的变化曲线； 图10是本专利技术紫光一维光子晶体反射器结构示意图； 图11是本专利技术紫光一维光子晶体反射器能带特性图； 图12是本专利技术当光线正入射，即入射角度为0°时，紫光一维光子晶体反射器的反射谱； 图13是本专利技术紫光一维光子晶体反射器禁带随光线入射角度的变化曲线； 图14是不使用反射器的LED发光元件正常工作时的光路图； 图15是使用金属反射器的LED发光元件正常工作时的光路图； 图16本专利技术的的LED发光元件正常工作时的光路图。【具体实施方式】本专利技术包括一维光子晶体反射器和LED结构，如图1所示，一维光子晶体反射器与LED结构的衬底连接，一维光子晶体反射器结构为，其中m为光子晶体的周期数，A为氟化锂，介电常数A =1.96 ;B为锗，介电常数A =16，如图2所示，绿光一维光子晶体反射器晶格常数为aI =145nm,風化裡层厚度*^丨=0.7 β|，错层厚度A =0.3 %，ζ方向为光子晶体的周期排列方向。如图6所示，蓝光一维光子晶体反射器晶格常数为％ =145nm，氟化锂层厚度塢=0.9 %，锗层厚度4 =0.1 β2，ζ方向为光子晶体的周期排列方向，如图10所示，紫光一维光子晶体反射器晶格常数为％ =135nm,氟化锂层厚度rf5 =0.9%,锗层厚度^=0 1% Z方向为光子晶体的周期排列方向。本专利技术的一维光子晶体反射器选择LED芯片蓝宝石衬底作为光学基片，采用型号为WD.54-450的真空镀膜机在光学基片上依次交替沉积16层，以绿光反射器为例--第]”5、7、9、11、13、15层厚度为^ =0.7 O1的氟化锂层，第2、4、6、8、10、12、14、16层是厚度为^=0.3 %的锗层。这样在对应的LED衬底上按照表1从下至上依次生长所需厚度的锗、氟化锂共16层薄膜，从而在绿光LED结构上制备出覆盖光波长478nm~680nm范围的全角度反射器。表1 一维光子晶体反射器各层介电材料及镀膜厚度【权利要求】1.一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，其特征在于:包括一维光子晶体反射器和LED结构，所述一维光子晶体反射器与LED结构的衬底连接，所述一维光子晶体反射器是绿光一维光子晶体反射器、蓝光一维光子晶体反射器、紫光一维光子晶体反射器中的任意一种，绿光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射绿光，蓝光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射蓝光，紫光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射紫光。2.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，其特征在于:所述一维光子晶体反射器是在LED结构上直接生长制备的。3.根据权利要求1或者权利要求2所述的一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，其特征在于:所述一维光子晶体反射器，其结构为丨3/--，其中m为光子晶体的周期数，A为氟化锂，介电常数％ =1.96 ;B为锗，介电常数^ =16，绿光一维光子晶体反射器晶格常数为吟=145nm，氟化锂层厚度嶠=0.7 ,，锗层厚度禹=0.3 蓝光一维光子晶体反射器晶格常数为A =145nm，氟化锂层厚度《?3 =0.9 %，锗层厚度=0.1 Ii2，紫光绿光一维光子晶体反射器晶格常数为％ =135nm，氟化锂层厚度=0.9 %，锗层厚度^ =0.1 %。【文档编号】H01L33/46GK103855267SQ201410081376【公开日】2014年6月1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光子晶体反射器的LED发光元件，其特征在于：包括一维光子晶体反射器和LED结构，所述一维光子晶体反射器与LED结构的衬底连接，所述一维光子晶体反射器是绿光一维光子晶体反射器、蓝光一维光子晶体反射器、紫光一维光子晶体反射器中的任意一种，绿光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射绿光，蓝光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射蓝光，紫光一维光子晶体反射器能高效的全角度反射紫光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨幸明，杨毅彪，邹泽华，温建华，史雪津，乔娜，马瑞霞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14