具有一维光子晶体结构的发光二极管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层；位于衬底层上表面的N型层，所述N型层上设有凸台；位于N型层凸台上表面的发光层，位于凸台右侧的N型层上表面的N电极；位于发光层上表面的P型层，所述P型层的上表面的中部设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层，电流扩展层位于P型层和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层的上表面，P电极位于电流阻挡层上侧的电流扩展层的上表面。所述发光二极管具有一维光子晶体结构，可以避免电流直接流过P电极下面造成电流拥挤的现象，同时一维光子晶体结构可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Light emitting diode with one-dimensional photonic crystal structure

The utility model discloses a light emitting diode with one-dimensional photonic crystal structure, including a substrate layer; the substrate layer is located in the surface of the N layer, the N layer is provided with a boss; the boss is located on the N type layer on surface emitting layer, N layer is located on the right side of the boss electric surface N the pole; a light-emitting layer disposed on the upper surface of the P layer, the upper surface of the middle portion of the P type layer is provided with a current with a one-dimensional photonic crystal structure of the barrier layer, current spreading layer is located on the P type current layer and has a structure of one dimensional photonic crystal on the surface of the barrier layer, on the surface of P electrode in the current current spreading layer on the side of the barrier layer. The light emitting diode with one-dimensional photonic crystal structure, can avoid the direct current flowing through the electrode below P caused by current crowding at the same time, the one-dimensional photonic crystal structure can effectively improve the LED angle of light, improve the optical efficiency of LED.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种具有一维光子晶体结构的发光二极管。
技术介绍
发光二极管是一种能发光的半导体电子元件，简称为LED，由镓与砷、磷的化合物制成。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当高的程度。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。LED光源属于绿色光源，具有节能环保、寿命长、能耗低、安全系数高等优点，被广泛应用于照明和背光领域。目前，氮化镓基LED发展迅速，但仍然存在发光效率低等问题。如图2所示，为传统发光二极管结构，主要包括蓝宝石衬底，由下往上为N型层、发光层、P型层、电流扩展层、P电极以及在N型层上表面上的N电极。LED芯片表面的金属可以很好的将电流扩展开，但是这也会造成P电极下产生电流拥挤的现象，目前业界普遍添加绝缘氧化物作为电流阻挡层来改善电流拥挤现象，提高LED光功率，但仍然存在发光效率低等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，所述发光二极管具有一维光子晶体结构，可以避免电流直接流过P电极下面造成电流拥挤的现象，同时一维光子晶体结构可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层；位于衬底层上表面的N型层，所述N型层上设有凸台；位于N型层凸台上表面的发光层，位于凸台右侧的N型层上表面的N电极；位于发光层上表面的P型层，其特征在于：所述P型层的上表面设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层，电流扩展层位于P型层和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层的上表面，P电极位于电流阻挡层上侧的电流扩展层的上表面。优选的，所述具有一维光子晶体结构的电流阻挡层为柱状阵列结构，使用SiO2材料，厚度220nm，柱状结构直径为2um，柱状结构与柱状结构的间距2um。优选的，所述电流扩展层使用ITO材料，其厚度为70-90um。优选的，所述电极使用Cr、Pt或Au，其厚度为25nm-1500nm。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列组成的，一维光子晶体具有结构简单，易于制备的特点。电流阻挡层可以有效地提高LED器件的发光效率，所述发光二极管具有一维光子晶体结构，可以避免电流直接流过P电极下面造成电流拥挤的现象，同时一维光子晶体结构可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是本技术发光二极管的结构示意图；图2是现有技术的发光二极管结构示意图；其中：200、衬底层201、N型层202、发光层203、P型层204、具有一维光子晶体结构的电流阻挡层205、电流扩展层206、P电极207、N电极。具体实施方式如图1所示，一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层200；位于衬底层200上表面的N型层201，所述N型层201上设有凸台；位于N型层201凸台上表面的发光层202，位于凸台右侧的N型层201上表面的N电极207；位于发光层202上表面的P型层203，所述P型层203的上表面设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层204，所述具有一维光子晶体结构的电流阻挡层204为柱状阵列结构，使用SiO2材料，厚度220nm，柱状结构直径为2um，柱状结构与柱状结构的间距2um；电流扩展层205位于P型层203和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层204的上表面，所述电流扩展层205使用ITO材料，其厚度为70-90um；P电极206位于电流阻挡层上侧的电流扩展层205的上表面，所述电极使用Cr、Pt或Au，其厚度为25nm-1500nm。制作方法：1）在衬底层上利用金属有机化合物化学气相沉淀外延层，其从下到上依次包括N型层、发光层、P型层；2）在该外延层上，利用光刻、腐蚀和干蚀刻技术，从P型层表面往下蚀刻出部分裸露的N型层；3）在P型层表面上利用PECVD淀积220nm厚的SiO2，利用STEPPER曝光机在SiO2上形成2um*2um光照图形，利用RIE刻蚀机将2um*2um图形以外的SiO2刻去，形成2um*2um*0.22um的柱状一维光子晶体结构；4）采用电子束蒸发、光刻、和腐蚀技术，在所述P型层表面上形成ITO透明电流扩展层；5）采用光刻、电子束蒸发和金属剥离技术，在所述ITO电流扩展层和裸露的N型层上蒸发电极。光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列组成的，一维光子晶体具有结构简单，易于制备的特点，电流阻挡层可以有效地提高LED器件的发光效率。所述发光二极管具有一维光子晶体结构，可以避免电流直接流过P电极下面造成电流拥挤的现象，同时一维光子晶体结构可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。本文中应用了具体个例对本技术的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用来帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层（200）；位于衬底层（200）上表面的N型层（201），所述N型层（201）上设有凸台；位于N型层（201）凸台上表面的发光层（202），位于凸台右侧的N型层（201）上表面的N电极（207）；位于发光层（202）上表面的P型层（203），其特征在于：所述P型层（203）的上表面设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层（204），电流扩展层（205）位于P型层（203）和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层（204）的上表面，P电极（206）位于电流阻挡层上侧的电流扩展层（205）的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层（200）；位于衬底层（200）上表面的N型层（201），所述N型层（201）上设有凸台；位于N型层（201）凸台上表面的发光层（202），位于凸台右侧的N型层（201）上表面的N电极（207）；位于发光层（202）上表面的P型层（203），其特征在于：所述P型层（203）的上表面设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层（204），电流扩展层（205）位于P型层（203）和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层（204）的上表面，P电极（206）位于电流阻挡层上侧的电流扩展层（205...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珅，李晓波，王义虎，甄珍珍，王静辉，肖国华，范胜华，
申请(专利权)人：同辉电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13