一种基于DBR结构的LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于DBR结构的LED芯片及其制备方法，通过在在所述衬底上以第一方向依次堆叠的若干个N型DBR层、N型半导体层、有源层以及P型窗口层；各所述N型DBR层包括具有高折射率的第一材料层和具有低折射率的第二材料层，且至少在一相邻的两个N型DBR层之间设有耦合层，所述耦合层用于反射产生透射峰的波段。基于该技术方案，可实现消除复合式DBR结构的透射峰，有效拓宽带宽，从而更加有效地实现LED封装后亮度的提升。LED封装后亮度的提升。LED封装后亮度的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DBR结构的LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及LED
，尤其涉及一种基于DBR结构的LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。LED具有效率高、寿命长、体积小、功耗低等优点，可以应用于室内外白光照明、屏幕显示、背光源等领域。现有的LED为了提高其发光亮度，通常通过在衬底与有源层之间形成单一分布式布拉格反射器结构(DBR)以反射单一波长或通过复合DBR结构反射不同波长。
[0003]然而，当采用单一分布式布拉格反射器结构(DBR)时，由于反射单一波长的DBR只会对直角进入的光和一些小角度入射的光进行较强的反射，对大角度入射的光反射较低，但由于有源层发出的光是均匀射向各个方向的，因此大角度入射的光大部分都透过DBR被衬底吸收，使得发光的效率被降低。
[0004]当采用复合DBR结构反射不同波长时，虽然可以增加对大倾角入射光的反射，但由于反射不同中心波长的复合式DBR结构的堆叠组合原理与法布里
‑
珀罗滤光片结构相似，如附图图1所示，其示意了红黄光LED的复合DBR结构所对应的光谱图，如图可知，反射率图谱中总会出现透射峰，使得反射率图谱的带宽具有不连续性，对LED外量子效率的提升方面有一定的局限性。
[0005]有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种基于DBR结构的LED芯片及其制备方法，本案由此产生。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于DBR结构的LED芯片及其制备方法，以解决现有技术中LED发光效率低及DBR反射的发散角大及电流扩展效果差，以及工艺复杂且成本较高的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于DBR结构的LED芯片，包括：
[0009]衬底；
[0010]在所述衬底上以第一方向依次堆叠的若干个N型DBR层、N型半导体层、有源层以及P型窗口层；各所述N型DBR层包括交替堆叠的具有高折射率的第一材料层和具有低折射率的第二材料层，且至少在一相邻的两个N型DBR层之间设有耦合层，所述耦合层用于反射产生透射峰的波段；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述N型DBR层。
[0011]优选地，各所述N型DBR层的反射中心波长各不相同，且所述耦合层的反射波长介于相邻两个N型DBR层的反射中心波长之间。
[0012]优选地，所述耦合层的厚度为λ/4n，其中，λ为所述耦合层的反射中心波长，n为所述耦合层的材料折射率。
[0013]优选地，所述耦合层包括具有低折射率的材料层。
[0014]优选地，在所述有源层靠近所述N型半导体层的一侧设有N型限制层，在所述有源层靠近所述P型窗口层的一侧设有P型限制层。
[0015]优选地，所述LED芯片包括黄红光LED，所述具有高折射率的第一材料层包括Al
x
Ga1‑
x
As层，所述具有低折射率的第二材料层包括AlAs层；其中，0＜x＜1。
[0016]优选地，所述耦合层包括AlAs层。
[0017]优选地，包括2个所述的N型DBR层，即在所述衬底上以第一方向依次堆叠的第一N型DBR层和第二N型DBR层；所述耦合层设于所述第一N型DBR层和第二N型DBR层之间。
[0018]优选地，所述第一N型DBR层的反射中心波长包括615
‑
625nm，所述第二N型DBR层的反射中心波长包括565
‑
575nm。
[0019]优选地，在所述衬底与所述N型DBR层之间设有缓冲层。
[0020]本专利技术还提供了一种基于DBR结构的LED芯片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0021]提供一衬底；
[0022]若干个N型DBR层、N型半导体层、多量子阱有源层以及P型窗口层；各所述N型DBR层包括交替堆叠的具有高折射率的第一材料层和具有低折射率的第二材料层，且至少在一相邻的两个N型DBR层之间设有耦合层，所述耦合层用于反射产生透射峰的波段；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述N型DBR层。
[0023]优选地，各所述N型DBR层的反射中心波长各不相同，且所述耦合层的波长介于相邻两个N型DBR层的反射中心波长之间；所述耦合层的厚度为λ/4n，其中，λ为所述耦合层的反射中心波长，n为所述耦合层的材料折射率。
[0024]经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的基于DBR结构的LED芯片及其制备方法，通过在在所述衬底上以第一方向依次堆叠的若干个N型DBR层、N型半导体层、有源层以及P型窗口层；各所述N型DBR层包括具有高折射率的第一材料层和具有低折射率的第二材料层，且至少在一相邻的两个N型DBR层之间设有耦合层，所述耦合层用于反射产生透射峰的波段；进一步地，各所述N型DBR层的反射中心波长各不相同，且所述耦合层的反射波长介于相邻两个N型DBR层的反射中心波长之间；所述耦合层的厚度为λ/4n，其中，λ为所述耦合层的反射中心波长，n为所述耦合层的材料折射率。基于该技术方案，首先，实现了可反射不同中心波长的复合式DBR结构，相较于反射单一中心波长的DBR结构，可以有效低拓宽DBR反射图谱的宽度；对任意入射角(特别是直角)进入的光都可以展现出较好的反射率，以更好地提高出光效率。其次，通过在相邻的两个N型DBR层之间设有耦合层，所述耦合层用于反射产生透射峰的波段，可实现消除复合式DBR结构的透射峰，有效拓宽带宽，从而更加有效地实现LED封装后亮度的提升。
[0025]最后，本专利技术提供的上述制备方法，其工艺简单、成本较低，且通过上述的制备方法所获得外延片具有较好的晶体质量，其LED芯片产品的稳定性高。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为现有技术中红黄光LED的复合DBR结构所对应的光谱图；
[0028]图2为本专利技术所提供的基于DBR结构的LED芯片的结构示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例一所提供的第一N型DBR层的结构示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例一所提供的第二N型DBR层的结构示意图；
[0031]图中符号说明：1、衬底，2、缓冲层，3、第一N型DBR层，3.1、具有高折射率的第一材料层，3.2、具有低折射率的第二材料层，4、耦合层，5、第二N型DBR层，5.1、具有高折射率的第一材料层，5.2、具有低折射率的第二材料层，6、N型半导体层，7、N型限制层，8、有源层，9、P型限制层，10、P型窗口层。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DBR结构的LED芯片，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上以第一方向依次堆叠的若干个N型DBR层、N型半导体层、有源层以及P型窗口层；各所述N型DBR层包括交替堆叠的具有高折射率的第一材料层和具有低折射率的第二材料层，且至少在一相邻的两个N型DBR层之间设有耦合层，所述耦合层用于反射产生透射峰的波段；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述N型DBR层。2.根据权利要求1所述的基于DBR结构的LED芯片，其特征在于，各所述N型DBR层的反射中心波长各不相同，且所述耦合层的反射波长介于相邻两个N型DBR层的反射中心波长之间。3.根据权利要求1所述的基于DBR结构的LED芯片，其特征在于，所述耦合层的厚度为λ/4n，其中，λ为所述耦合层的反射中心波长，n为所述耦合层的材料折射率。4.根据权利要求1所述的基于DBR结构的LED芯片，其特征在于，所述耦合层包括具有低折射率的材料层。5.根据权利要求1所述的基于DBR结构的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片包括黄红光LED，所述具有高折射率的第一材料层包括Al
x
Ga1‑
x
As层，所述具有低折射率的第二材料层包括AlAs层；其中，0＜x＜1。6.根据权利要求5所述的基于DBR结构的LED芯片，其特征在于，所述耦合层...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄璐，马英杰，蔡和勋，吴奇隆，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：