本发明专利技术公开了一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构，涉及LED技术领域。其结构由下至上依次为：蓝宝石衬底，低温GaN缓冲层，渐变式布拉格反射层(DBR)，n型GaN层，多量子阱发光层，p型AlGaN，p型GaN接触层。本发明专利技术的优点是：在蓝光LED外延结构中生长渐变式DBR，提高外延片出光效率。采用渐变式DBR可以反射有源区向下射向衬底的光，使其光路改变向顶部射出。渐变式DBR既能反射小角度入射光又能反射大角度入射光，进而提高发光二极管器件的亮度。该外延结构制备工艺简单、易于实施，便于推广应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构，涉及LED
。其结构由下至上依次为：蓝宝石衬底，低温GaN缓冲层，渐变式布拉格反射层(DBR)，n型GaN层，多量子阱发光层，p型AlGaN，p型GaN接触层。本专利技术的优点是：在蓝光LED外延结构中生长渐变式DBR，提高外延片出光效率。采用渐变式DBR可以反射有源区向下射向衬底的光，使其光路改变向顶部射出。渐变式DBR既能反射小角度入射光又能反射大角度入射光，进而提高发光二极管器件的亮度。该外延结构制备工艺简单、易于实施，便于推广应用。【专利说明】-种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构
本专利技术涉及一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构。
技术介绍
半导体发光二极管（light-emission diodes,LED)因其具有体积小、能耗低、寿命 长、环保耐用等优点，已经被广泛地应用于指示灯、显示屏、背光源、照明等领域。目前蓝、绿 光LED主要使用GaN作为基体材料，GaN属于直接带隙半导体，其三元合金InxGal-xN (0 < X < 1)的能带带隙可以从〇. 7eV(InN)到3. 4eV(GaN)连续可调，发光波长覆盖可见光和近紫 外光的整个区域。使用蓝光LED芯片配合黄色荧光粉可以封装出白光LED器件。当前，节 约能源及防治地球温室化已成为世界各国重视的议题，因此省电、环保、安全的白光LED器 件，成为21世纪的新光源。 LED的发光效率一股称为LED器件的外量子效率，外量子效率是由内量子效率和 光提取效率共同决定的。内量子是器件本身的电光转换效率，取决于晶体能带、缺陷、杂质、 器件的垒晶组成及结构等。目前，LED器件的内量子效率已经达到80%?90%，而光提取 效率目前只有40 %左右。在芯片制备过程中，蓝宝石衬底和封装胶直接接触，从有源层向下 发出的光会直接被封装胶吸收掉，导致光提取效率低。因此在蓝宝石衬底和有源区之间生 长布拉格反射层，使得从有源层向下发出的光光路改变，从芯片正面发射出来。DBR是两种 折射率不同材料周期交替生长的层状结构，生长在有源层和衬底之间，能够将射向衬底的 光反射回表面或侧面，可以减少对光的吸收，提高出光效率。DBR结构可直接利用M0CVD设 备进行生长，无须再次加工处理，简化了器件的制作工艺。
技术实现思路
本专利技术公开了一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，所述结构由下至上 依次为：衬底，低温GaN缓冲层，分布布拉格反射层（DBR)，η型GaN层，多量子阱发光层，p 型AlGaN，p型GaN接触层；所述的分布布拉格反射层是渐变式布拉格反射器（DBR)结构。 本专利技术在蓝光LED外延结构中生长渐变式的DBR层，可提高外延片出光效率。采 用渐变式DBR可以反射有源区向下射向衬底的光，使其光路改变向顶部射出。渐变式DBR 既能反射小角度入射光又能反射大角度入射光，进而提高发光二极管器件的亮度。该外延 结构制备工艺简单、易于实施，便于推广应用。 【专利附图】【附图说明】 通过参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例，本专利技术的以上和其它方面及 优点将变得更加易于清楚，在附图中： 图1为本专利技术的一种带有渐变式DBR层的蓝光LED外延结构的纵剖面结构示意 图。 【具体实施方式】 在下文中，现在将参照附图更充分地描述本专利技术，在附图中示出了各种实施例。然 而，本专利技术可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相 反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本专利技术的范围充分地传达给本领 域技术人员。 在下文中，将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。 参考附图1，一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，其特征在于：所述结 构由下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，分布布拉格反射层（DBR)，η型GaN层，多量子 阱发光层，P型AlGaN，p型GaN接触层；所述的分布布拉格反射层是渐变式布拉格反射器 (DBR)结构。 所述的渐变式DBR结构可采用两种不同材料相互间隔周期生长而成，周期数为 2 ?10。 采用M0CVD法生长，渐变式DBR结构按渐变方式，由AlN/GaN组成。 渐变式DBR的第m层A1N材料和第m层GaN材料的厚度分别为： Λ ? Λ. A. dm = γ- 如丨， 4心 ⑴； λπ = X〇(l+t)或 λπ = X0(l+t2) (2)； 式⑴-⑵中：λ。为器件有源区发光之中心波长，ndPn2分别为Α1Ν材料和GaN 材料的折射率，t为正数，且t根据λ m的不同而取不同的值，m为正整数； 以上所述仅为本专利技术的实施例而已，并不用于限制本专利技术。本专利技术可以有各种合 适的更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应 包含在本专利技术的保护范围之内。【权利要求】1. 一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，其特征在于：所述结构由下至上依 次为：衬底，低温GaN缓冲层，分布布拉格反射层（DBR)，η型GaN层，多量子阱发光层，p型 AlGaN，p型GaN接触层；所述分布布拉格反射层是渐变式布拉格反射器（DBR)结构。2. 根据权利要求1所述的一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，其特征在于： 渐变式DBR由AlN/GaN周期性交替生长形成，以LED器件发光颜色为准，首先设计渐变式 DBR最上层一对AlN/GaN :假设LED所发光中心波长为λ。，最上层一对AlN/GaN按中心波长 λ ^设计，每层材料厚度为d >其中η为所选材料的折射率；然后根据最上层AlN/GaN， 按照渐变方式从上到下依次设计下层DBR。3. 根据权利要求2所述的一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，其特征在于： 所述渐变为线性渐变或抛物线渐变。渐变式DBR的第m层A1N材料和第m层GaN材料的厚 度分别为：λ m = λ ? (l+t)或 λ m = λ ? (l+t2) (2)； 式（1)-(2)中：λ。为器件有源区发光之中心波长，^和％分别为A1N材料和GaN材料 的折射率，t为正数，且t根据λ m的不同而取不同的值，m为正整数。4. 根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于：所述的渐变式DBR外延结构，周 期数为2?10。5. -种如权利要求1-4任一项所述的一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构， 其特征在于包括以下步骤： 1) 以蓝宝石衬底作为基板； 2) 在上述基板上米用金属有机化学气相沉积（MOCVD)的方法一次沉积低温GaN缓冲 层，分布布拉格反射层（DBR)，η型GaN层，多量子阱发光层，p型AlGaN，p型GaN接触层。【文档编号】H01L33/10GK104253184SQ201410494268【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日 【专利技术者】田海军, 韩蕊蕊, 马淑芳 申请人:山西飞虹微纳米光电科技有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有渐变式DBR结构的蓝光LED外延结构，其特征在于：所述结构由下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，分布布拉格反射层(DBR)，n型GaN层，多量子阱发光层，p型AlGaN，p型GaN接触层；所述分布布拉格反射层是渐变式布拉格反射器(DBR)结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田海军，韩蕊蕊，马淑芳，
申请(专利权)人：山西飞虹微纳米光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14
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