一种具有倾斜光栅出光层的发光二极管制造技术

本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发光二极管。所述发光二极管包括依次层叠设置的n型电极、衬底、n型限制层、多量子阱有源层、p型限制层、p型磷化镓窗口层和p型电极，所述p型电极部分覆盖于所述p型磷化镓窗口层的表面，其中，所述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p型磷化镓窗口层所述p型电极未覆盖的表面。本技术通过在p型磷化镓窗口层上设置一倾斜光栅出光层，将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，这样不仅提高了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。

【技术实现步骤摘要】

本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发光二极管。

技术介绍

1、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、磷化铝镓铟（inalgap）四元系材料适合制造红、橙、黄和黄绿光发光二极管，拥有晶格匹配的砷化镓（gaas）外延生长衬底，具有很高的内量子效率。然而由于光萃取效率低下，导致外量子效率很低。

3、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（gaas）衬底上由下至上依次设有布拉格反射层（dbrs），n型限制层，多量子阱有源层，p型限制层和p型磷化镓（gap）窗口层。该发光二极管，其最常用的出光窗口层材料是gap，gap具有良好的电流扩展性和优异的透明度，是窗口层的良好选择。但是，由于其折射率高达3以上，表面临界反射角较小，使得有源层发射的光线大部分都在表面全反射回来，这不仅导致出光效率低，全反射光还会导致发光二极管温度升高，影响产品可靠性。

4、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，例如采用表面粗化处理、利用光子晶体等方法。表面粗化技术可以通过提高光在界面处的散射来提高光的提取效率，但是其作用不是很明显，而且具有一定的随机性；光子晶体具有更高的光提取效率，但是制备成本较高，大多数出射光是偏振相关的。

5、因此，现有技术仍有待改进与发展。>

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种具有倾斜光栅出光层的发光二极管，旨在解决现有提高光提取效率的方法，存在效果不明显，或制备成本较高的问题。

2、为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下：

3、本技术提供一种具有倾斜光栅出光层的发光二极管，所述发光二极管包括依次层叠设置的n型电极、衬底、n型限制层、多量子阱有源层、p型限制层、p型磷化镓窗口层和p型电极，所述p型电极部分覆盖于所述p型磷化镓窗口层的表面，其中，所述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p型磷化镓窗口层所述p型电极未覆盖的表面。

4、可选地，所述倾斜光栅出光层与所述p型磷化镓窗口层的夹角为5-85°。

5、进一步可选地，所述倾斜光栅出光层与所述p型磷化镓窗口层的夹角为30-70°。

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p型磷化镓窗口层的夹角均为5-85°，且每个倾斜光栅单元在所述p型磷化镓窗口层上的倾斜角度一致。

7、可选地，所述倾斜光栅出光层的厚度为100-1000nm，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，所述发光二极管还包括布拉格反射层，所述布拉格反射层设置于所述衬底和n型限制层之间。

10、可选地，所述布拉格反射层为磷化铝镓铟层或者砷化铝镓层。

11、可选地，所述衬底为砷化镓衬底；

12、所述n型限制层为n型磷化铝镓铟限制层；

13、所述多量子阱有源层为磷化铝镓铟有源层；

14、所述p型限制层为p型磷化铝镓铟限制层。

15、可选地，所述p型磷化镓窗口层的厚度为1-20μm。

16、有益效果：本技术提供一种具有倾斜光栅出光层的发光二极管，通过在p型磷化镓窗口层上设置一倾斜光栅出光层，将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。相比于现有表面粗化处理、利用光子晶体等方法，本技术通过在p型磷化镓窗口层上设置一倾斜光栅出光层，可以明显提高光提取效率，且制备成本低。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有倾斜光栅出光层的发光二极管，所述发光二极管包括依次层叠设置的n型电极、衬底、n型限制层、多量子阱有源层、p型限制层、p型磷化镓窗口层和p型电极，所述p型电极部分覆盖于所述p型磷化镓窗口层的表面，其特征在于，所述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p型磷化镓窗口层所述p型电极未覆盖的表面。

2.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层与所述p型磷化镓窗口层的夹角为5-85°。

3.根据权利要求2所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层与所述p型磷化镓窗口层的夹角为30-70°。

4.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，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p型磷化镓窗口层的夹角均为5-85°，且每个倾斜光栅单元在所述p型磷化镓窗口层上的倾斜角度一致。

5.根据权利要求4所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层的厚度为100-1000nm，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。

6.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括布拉格反射层，所述布拉格反射层设置于所述衬底和n型限制层之间。

8.根据权利要求7所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述布拉格反射层为磷化铝镓铟层或者砷化铝镓层。

9.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述衬底为砷化镓衬底；

10.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述p型磷化镓窗口层的厚度为1-20μm。

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【技术特征摘要】

1.一种具有倾斜光栅出光层的发光二极管，所述发光二极管包括依次层叠设置的n型电极、衬底、n型限制层、多量子阱有源层、p型限制层、p型磷化镓窗口层和p型电极，所述p型电极部分覆盖于所述p型磷化镓窗口层的表面，其特征在于，所述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p型磷化镓窗口层所述p型电极未覆盖的表面。

2.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层与所述p型磷化镓窗口层的夹角为5-85°。

3.根据权利要求2所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，其特征在于，所述倾斜光栅出光层与所述p型磷化镓窗口层的夹角为30-70°。

4.根据权利要求1所述的具有倾斜光栅出光层的发光二极管，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p型磷化镓窗口层的夹角均为5-85°，且每个倾斜光栅单元在所述p型磷化镓窗口层上的倾斜角度一致。

5.根据权利要...

【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：新型
国别省市：