【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光二极管，具体涉及一种具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管及制备方法。
技术介绍
1、红光发光二极管（lighting emitting diode，led）具有体积小，寿命长，响应速度快，可靠性高等优点，在现代社会生活中大量应用于显示屏，交通指示灯，信号灯，汽车灯等诸多方面。
2、现有的磷化铝镓铟（inalgap）四元系红光发光二极管，采用砷化镓（gaas）作为衬底，并在砷化镓衬底上由下至上依次设有布拉格反射器（dbr）、n型限制层、多量子阱有源区、p型限制层和p型磷化镓（gap）窗口层。红光发光二极管的技术发展到今天，已经具有很高的内量子效率，然而由于光萃取效率低下，外量子效率很低。影响光提取效率的因素主要包括砷化镓衬底的吸收和出光层表面全内反射等。
3、为了提高发光二极管的光提取效率，人们进行了多方面的研究。针对出光层表面全内反射，采用表面粗化处理、利用光子晶体等方法，但这些方法要么效果有限，要么制作复杂；针对砷化镓衬底的吸收，通常采用布拉格反射器技术，但是由于布拉格反射器的反射角比较窄，只对接近法向入射的光反射率大，仍然有相当部分的光会被砷化镓衬底吸收，而且布拉格反射器容易增加红光发光二极管的工作电压和不可靠性。
4、因此，现有技术仍有待于改进与发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管及制备方法，旨在解决布拉格反射器的反射角比较窄，使部分光被砷化
2、为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面，提供一种具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其中，所述倒装红光发光二极管包括依次层叠设置的p型电极、金属反射层、p型电流扩展层、p型限制层、多量子阱有源区、n型限制层、n型接触层和n型电极，所述n型电极部分覆盖于所述n型接触层的表面，
4、所述倒装红光发光二极管还包括倾斜光栅出光层，所述倾斜光栅出光层倾斜设置于所述n型接触层所述n型电极未覆盖的表面。
5、可选地，所述金属反射层由au、be、zn、sn、ag、cu中的一种或多种金属材料组成，所述金属反射层的厚度为50-200μm。
6、可选地，所述倾斜光栅出光层由多个等间隔分布的倾斜光栅单元构成，每个倾斜光栅单元与所述n型接触层的夹角均为5-85°，且每个倾斜光栅单元在所述n型接触层上的倾斜角度一致。
7、可选地，每个倾斜光栅单元沿倾斜方向的长度均为100-1000nm，且每个倾斜光栅单元沿倾斜方向的长度一致。
8、可选地，所述倾斜光栅出光层的厚度为100-1000nm，所述倾斜光栅出光层的周期为100-1000nm，所述倾斜光栅出光层的占空比为0.2-0.8。
9、可选地，所述p型电流扩展层的材料为p型磷化镓材料；
10、所述p型限制层的材料为p型磷化铝铟材料和p型磷化铝镓铟材料中的一种；
11、所述多量子阱有源区的材料为磷化铝镓铟材料；
12、所述n型限制层的材料为n型磷化铝铟材料和n型磷化铝镓铟材料中的一种；
13、所述n型接触层的材料为高掺杂的对红光透明的半导体材料，如n型砷化铝镓材料或n型磷化铝铟材料。
14、本专利技术的第二方面，提供一种本专利技术所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管的制备方法，其中，包括：
15、步骤s1、提供临时衬底；
16、步骤s2、在所述临时衬底上外延生长剥离层；
17、步骤s3、在所述剥离层上外延生长n型接触层；
18、步骤s4、在所述n型接触层上外延生长n型限制层；
19、步骤s5、在所述n型限制层上外延生长多量子阱有源区；
20、步骤s6、在所述多量子阱有源区上生长p型限制层；
21、步骤s7、在所述p型限制层上生长p型电流扩展层；
22、步骤s8、在所述p型电流扩展层上蒸镀金属反射层，然后在所述金属反射层上蒸镀p型电极；
23、步骤s9、所述步骤s8结束后，利用腐蚀液对所述剥离层进行腐蚀，然后剥离所述临时衬底；
24、步骤s10、在所述n型接触层背离所述p型电流扩展层的表面上制备倾斜光栅出光层和n型电极。
25、可选地，所述临时衬底为砷化镓临时衬底；
26、所述剥离层的材料为砷化铝材料或其他高腐蚀选择比材料，所述剥离层的厚度为0.5-10μm。
27、可选地，所述腐蚀液选自氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的一种，所述腐蚀液的质量浓度为1%-50%，所述腐蚀的时间为1-3600s。
28、可选地，所述倾斜光栅出光层通过微纳工艺在所述n型接触层上制备得到；或者，利用光学材料预先制备倾斜光栅出光层，再通过键合工艺将所述倾斜光栅出光层与所述n型接触层连接。
29、有益效果：本专利技术提供一种具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，一方面采用金属反射层来替代传统红光发光二极管中的布拉格反射器和砷化镓衬底，金属反射层能将任何角度的光有效反射回倒装红光发光二极管正面，并且避免了由布拉格反射器带来的倒装红光发光二极管工作电压升高的弊端。红光发光二极管的常规衬底（即永久衬底）为砷化镓衬底，因此使用金属反射层作为永久衬底降低了重金属砷的使用量，减少了重金属砷对环境的污染。另一方面通过在n型接触层上制备一倾斜光栅出光层，将倒装红光发光二极管内因大于全内反射角而不能辐射出去的光，通过与倾斜光栅的耦合转化而辐射出去，不仅提高了倒装红光发光二极管内部的光提取效率，还可以通过改变倾斜光栅结构来调控光的出射方向。
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1.一种具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述倒装红光发光二极管包括依次层叠设置的p型电极、金属反射层、p型电流扩展层、p型限制层、多量子阱有源区、n型限制层、n型接触层和n型电极，所述n型电极部分覆盖于所述n型接触层的表面，
2.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述金属反射层由Au、Be、Zn、Sn、Ag、Cu中的一种或多种金属材料组成，所述金属反射层的厚度为50-200μm。
3.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层由多个等间隔分布的倾斜光栅单元构成，每个倾斜光栅单元与所述n型接触层的夹角均为5-85°，且每个倾斜光栅单元在所述n型接触层上的倾斜角度一致。
4.根据权利要求3所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，每个倾斜光栅单元沿倾斜方向的长度均为100-1000nm，且每个倾斜光栅单元沿倾斜方向的长度一致。
5.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出
6.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述p型电流扩展层的材料为p型磷化镓材料；
7.一种权利要求1-6任一项所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管的制备方法，其特征在于，所述临时衬底为砷化镓临时衬底；
9.根据权利要求7所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管的制备方法，其特征在于，所述腐蚀液选自氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的一种，所述腐蚀液的质量浓度为1%-50%，所述腐蚀的时间为1-3600s。
10.根据权利要求7所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管的制备方法，其特征在于，所述倾斜光栅出光层通过微纳工艺在所述n型接触层上制备得到；或者，利用光学材料预先制备倾斜光栅出光层，再通过键合工艺将所述倾斜光栅出光层与所述n型接触层连接。
...【技术特征摘要】
1.一种具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述倒装红光发光二极管包括依次层叠设置的p型电极、金属反射层、p型电流扩展层、p型限制层、多量子阱有源区、n型限制层、n型接触层和n型电极，所述n型电极部分覆盖于所述n型接触层的表面，
2.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述金属反射层由au、be、zn、sn、ag、cu中的一种或多种金属材料组成，所述金属反射层的厚度为50-200μm。
3.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层由多个等间隔分布的倾斜光栅单元构成，每个倾斜光栅单元与所述n型接触层的夹角均为5-85°，且每个倾斜光栅单元在所述n型接触层上的倾斜角度一致。
4.根据权利要求3所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，每个倾斜光栅单元沿倾斜方向的长度均为100-1000nm，且每个倾斜光栅单元沿倾斜方向的长度一致。
5.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的倒装红光发光二极管，其特征在于，所述倾斜光...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁国建，汪洋，王晓晖，冯琦，于萍，刘铮，贾海强，陈弘，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：
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