发光二极管的图形化衬底、发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种发光二极管的图形化衬底、发光二极管及其制备方法，其中，该图形化衬底包括：衬底和微纳复合图形结构。微纳复合图形结构形成于所述衬底的一侧表面；所述微纳复合图形结构包括主图形和表面微结构；所述主图形为凸部结构且包含不平行于所述衬底且背对所述衬底的侧面，所述表面微结构位于所述主图形的所述侧面，所述表面微结构包括垂直于所述主图形的所述侧面且背对所述衬底的所述侧表面的侧面。通过上述方案能够提高衬底的出光率，从而提高LED的亮度。从而提高LED的亮度。从而提高LED的亮度。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管的图形化衬底、发光二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种发光二极管的图形化衬底、发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前市场对于发光二极管（LED）产品的亮度需求不断提高，所以，探寻一种高亮度的LED具有重大意义，而衬底的出光率大小直接影响LED产品的亮度高低。
[0003]LED中多重量子阱（MQW）的光是上下两个方向出射的，向下发射至衬底（如蓝宝石）的一部分光会在衬底内反射，无法出射，从而降低了衬底的出光效率。现有技术中，在蓝宝石衬底上图形化形成凸起阵列，可以在一定程度上增加光的散射，改善衬底的出光效率，但仍然有大部分的光无法通过散射从顶部出光，所以衬底的出光率有待进一步提高。
[0004]另外，现有技术中衬底上的图形化结构是使用多次掩膜蚀刻形成的，其间需要多次经过光刻、刻蚀、沉积掩膜、再刻蚀、去除掩膜等工艺步骤，制造过程很繁琐。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种发光二极管的图形化衬底、发光二极管及其制备方法，以提高衬底的出光率，从而提高LED的亮度。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下方案实现：根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种发光二极管的图形化衬底，包括：衬底；微纳复合图形结构，形成于所述衬底的一侧表面；其中，所述微纳复合图形结构包括主图形和表面微结构；所述主图形为凸部结构且包含不平行于所述衬底且背对所述衬底的侧面，所述表面微结构位于所述主图形的所述侧面，所述表面微结构包括垂直于所述主图形的所述侧面且背对所述衬底的所述侧表面的侧面。
[0007]在一些实施例中，所述主图形的形状为棱锥或棱台，所述主图形的底面贴合所述衬底的所述侧表面；所述表面微结构的形状为棱锥或棱台，所述表面微结构的底面贴合所述主图形的所述侧面，所述表面微结构的背对所述衬底的侧面与其底面之间的夹角为直角。
[0008]在一些实施例中，所述主图形的形状为圆锥或圆台，所述主图形的底面贴合所述衬底的所述侧表面；所述表面微结构的形状为圆环条形，所述圆环条形同轴设置于所述主图形的侧面，且所述圆环条形在所述圆环条形和所述主图形的共同轴截面上的截面中远离所述衬底的边与贴合所述主图形的边的夹角为直角。
[0009]在一些实施例中，所述图形化衬底包括阵列排布的多个所述微纳复合图形结构；一个所述微纳复合图形结构的主图形上设置有阵列排布的多个所述表面微结构。
[0010]在一些实施例中，所述衬底的材料选自Al2O3、Si、SiC、GaN、Ga2O3、PET、MgAl2O4、
LiAlO2及LiGaO2。
[0011]在一些实施例中，所述表面微结构的材料选自SiO2、Si3N4及其组合。
[0012]在一些实施例中，所述微纳复合图形结构上的主图形和表面微结构为一体成型的结构。
[0013]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种发光二极管，包括上述任一实施例所述的图形化衬底和形成于所述图形化衬底上的外延层；所述外延层包括依次形成于所述图形化衬底具有微纳复合图形结构的一侧表面的第一半导体层、有源层和导电性与第一半导体层的类型相反的第二半导体层。
[0014]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种发光二极管的图形化衬底的制备方法，包括：在衬底的一侧表面涂覆一层溶液，形成涂层；其中，所述溶液选自SiO2的前驱物、Si3N4的前驱物及其组合；使用纳米压印模具对所述衬底上的所述涂层进行压印并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构；其中，所述纳米压印模具为能够得到上述任一实施例所述的图形化衬底的模具；利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理；对预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行热固化处理，得到上述任一实施例所述的图形化衬底。
[0015]在一些实施例中，使用纳米压印模具对所述衬底上的所述涂层进行压印并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构，包括：使用纳米压印模具对所述衬底上的所述涂层在20kPa以上的压力下压印2min以上时长并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构；利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理，包括：利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理10min以上；对预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行热固化处理，包括：将预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构以10℃/min以下的升温速度升温至450℃~800℃，恒温保持设定时长后降温。
[0016]在一些实施例中，所述溶液为HSQ材料，和/或，所述纳米压印模具的材料选自PDMS、PVA、h
‑
PDM及其组合。
[0017]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种发光二极管的图形化衬底的制备方法，包括：在纳米压印模具表面涂覆一层溶液，形成涂层；其中，所述溶液选自SiO2的前驱物、Si3N4的前驱物及其组合；所述纳米压印模具为能够得到上述任一实施例所述的图形化衬底的模具；使用形成有所述涂层的所述纳米压印模具对所述衬底进行翻印并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构；利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理；对预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行热固化处理，得到上述任一实施例所述的图形化衬底。
[0018]在一些实施例中，使用形成有所述涂层的所述纳米压印模具对所述衬底进行翻印并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构，包括：使用形成有所述涂层的所述纳米压印模具对所述衬底在20kPa以上的压力下翻印2min以上时长并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构；利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理，包括：利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理10min以上；对预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行热固化处理，包括：将预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构以10℃/min以下的升温速度升温至450℃~800℃，恒温保持设定时长后降温。
[0019]在一些实施例中，所述溶液为HSQ材料，和/或，所述纳米压印模具的材料选自PDMS、PVA、h
‑
PDM及其组合。
[0020]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种发光二极管的制备方法，包括：利用上述任一实施例所述的发光二极管的图形化衬底的制备方法得到图形化衬底；在所述图形化衬底上形成外延层；所述外延层包括依次形成于所述图形化衬底具有微纳复合图形结构的一侧表面的第一半导体层、有源层和导电性与第一半导体层的类型相反的第二半导体层。
[0021]本专利技术实施例的发光二极管的图形化衬底和发光二极管，通过在衬底表面形成微纳复合图形结构，可以利用微纳复合图形结构中主图形的侧面和表面微结构的侧面实现光线逆反射，从而能够将LED中从顶部入射至衬底光线反射至顶部，增大从顶部出光的效率。本专利技术实施例的发光二极管的图形化衬底的制备方法和发光二极管的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的图形化衬底，其特征在于，包括：衬底；微纳复合图形结构，形成于所述衬底的一侧表面；其中，所述微纳复合图形结构包括主图形和表面微结构；所述主图形为凸部结构且包含不平行于所述衬底且背对所述衬底的侧面，所述表面微结构位于所述主图形的所述侧面，所述表面微结构包括凸起于所述主图形的所述侧面且背对所述衬底的所述侧表面的侧面；所述主图形的底面贴合所述衬底的所述侧表面；所述主图形的每个侧面上都排列设置有多个表面微结构，所述表面微结构的底面贴合所述主图形的侧面；所述表面微结构的形状根据主图形的形状做调整，以形成有背对衬底的侧面，且所述表面微结构的背对所述衬底的侧面与其底面之间的夹角为0~150
°
。2.如权利要求1所述的发光二极管的图形化衬底，其特征在于，所述表面微结构的背对所述衬底的侧面与其底面之间的夹角为30~120
°
。3.如权利要求1所述的发光二极管的图形化衬底，其特征在于，所述表面微结构的背对所述衬底的侧面与其底面之间的夹角为80~100
°
。4.如权利要求1所述的发光二极管的图形化衬底，其特征在于，所述图形化衬底包括阵列排布的多个所述微纳复合图形结构；一个所述微纳复合图形结构的主图形上设置有阵列排布的多个所述表面微结构。5.如权利要求1所述的发光二极管的图形化衬底，其特征在于，所述衬底的材料选自Al2O3、Si、SiC、GaN、Ga2O3、PET、MgAl2O4、LiAlO2及LiGaO2。6.如权利要求1所述的发光二极管的图形化衬底，其特征在于，所述表面微结构的材料选自SiO2、Si3N4及其组合。7.如权利要求1所述的发光二极管的图形化衬底，其特征在于，所述微纳复合图形结构上的主图形和表面微结构为一体成型的结构。8.一种发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的图形化衬底和形成于所述图形化衬底上的外延层；所述外延层包括依次形成于所述图形化衬底具有微纳复合图形结构的一侧表面的第一半导体层、有源层和导电性与第一半导体层的类型相反的第二半导体层。9.一种发光二极管的图形化衬底的制备方法，其特征在于，包括：在衬底的一侧表面涂覆一层溶液，形成涂层；其中，所述溶液选自SiO2的前驱物、Si3N4的前驱物及其组合；使用纳米压印模具对所述衬底上的所述涂层进行压印并脱模，在所述衬底上形成所述涂层的图形化结构；其中，所述纳米压印模具为能够得到如权利要求1至7任一项所述的图形化衬底的模具；利用紫外光对所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行预固化处理；对预固化处理后的所述衬底上的所述涂层的图形化结构进行热固化处理，得到如权利要求1至7任一项所述的图形化衬底。10.如权利要求9所述的发光二极管的图形化衬底的制备方法，其特征在于，使用纳米压印模具对所述衬底上的所述涂层进行压印...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬彬，李瑞评，梅晓阳，
申请(专利权)人：福建晶安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：