【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高光提取效率的led芯片结构及制备方法，可用于微显示器件中，可以提高led芯片的光提取效率，提高led芯片发光亮度。
技术介绍
1、micro led显示技术是指将微米级半导体作为发光单元，并在一定范围内集成高密度、小尺寸的led像素阵列的技术，具有高亮度、高对比度，响应时间较短等优点。同时功耗较小，使用寿命更长。micro-led凭借其高亮度、微缩化显示的特点，可应用于穿戴式显示设备、近眼显示器件、高分辨率投影仪等设备中作为图像生成单元。目前量子点发光microled芯片一般采用在蓝宝石衬底上方生长pn结与量子阱层的结构，其本身固有结构与对应的朗伯分布会导致其照明性能降低，且相邻像素同时通电时，其发散光源会相互影响，造成像素间串扰，从而进一步降低屏幕分辨率和像素间对比度。
2、gan是一种直接带隙宽禁带半导体材料，其化学件质稳定，且具有着高熔点、高稳定性、耐酸、耐碱、耐腐蚀等特点。可作为绿光、蓝光led材料，具有着出色的光电特性，目前在micro led显示技术中有着较为广泛的应用。通常gan基led芯片所选用的衬底主要有si、gan、蓝宝石等，并且在此基础上进行gan的同质外延或异质外延，通过蚀刻衬底的形式，可进一步约束光子发射方向，提高芯片的光提取效率。
3、为了提高led芯片的光提取效率，本专利技术提出一种蚀刻衬底的方式进行led芯片结构设计优化。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对上述现有技术，本专利技术提供一种提高光提取效率
2、技术方案：一种提高光提取效率的led芯片结构，整体芯片结构基于gan基半导体发光。结构包括p型gan层、量子阱、n型gan层、带有v型沟槽结构的衬底结构与底部金属反射膜。规定led芯片发光方向为正方向，p型gan层、量子阱、n型gan层作为光电发射层，通过接通外部阴极与阳极，产生光电激发发射光子。金属反射膜位于光电发射层下方，传播方向为反方向的光子经过金属反射膜反射后改变传播方向，向led芯片发光方向即正方向传播。衬底与光电发射层经由蚀刻，形成v型沟槽结构，向正方向发散发射的光子，经由v型沟槽结构反射后，表面光场得到修饰，光子发射方向得以约束，进一步增加led芯片正面发光亮度，相较于传统的led芯片结构，这种结构设计可以具有亮度高，光子效率高的特点，应用于微显示器件可实现高亮度的显示。
3、优选的，衬底层所使用材料为蓝宝石或si。
4、优选的，衬底层底部的v型沟槽通过蚀刻形成，蚀刻方法为电感耦合等离子体-反应离子刻蚀法或离子束蚀刻。
5、优选的，v型沟槽侧壁倾斜角度在60°-70°之间。
6、优选的，金属反射膜的材料为au或ag。
7、优选的，p-gan层的材料由gan与金属材料掺杂形成，金属材料为mg或al。
8、优选的，量子阱层采用ingan或algan材料。
9、优选的，n-gan层的材料由gan与si材料掺杂形成。
10、本专利技术还提供一种微显示器件，采用具有上述的led芯片结构的led芯片作为图像生成单元。
11、本专利技术还提供一种提高光提取效率的led芯片结构的制备方法，包括如下步骤：
12、步骤1：在衬底层表面沉积光电发射层；
13、步骤2：在光电发射层下方沉积金属反射膜；
14、步骤3：表面覆盖蚀刻掩膜；
15、步骤4：将衬底层底部蚀刻形成v型沟槽；
16、步骤5：去除蚀刻掩膜；
17、步骤6：蚀刻阴极区域。
18、有益效果：本专利技术改进创新了led芯片结构，相较于传统led芯片结构，通过在衬底上蚀刻v型沟槽，在每个像素下方都构成了独立的微反射器结构，通过让发散光子在微反射器内反射改变传播方向，提高了光子发射的方向性，约束了向正方向传播的光场，降低了像素间光纤串扰，提升了led芯片整体发光亮度。
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1.一种提高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于，包括金属反射膜(1)、光电发射层、底部带有若干个V型沟槽结构的衬底层(5)；光电发射层由P-GaN层(2)、量子阱层(3)、N-GaN层(4)组成；金属反射膜(1)位于芯片结构最底层，为光电发射层的阳极部分；每个像素点均位于相邻两个V型沟槽之间，相邻V型沟槽共同组成一个单独像素的微反射器，像素与微反射器之间一一对应；光电发射层经由光电激发后发射光子，向下发射的光子经由金属反射膜(1)反射后向上传播至衬底层(5)中，原本发散的光子经由V型沟槽侧壁向发光方向反射。
2.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，衬底层(5)所使用材料为蓝宝石或Si。
3.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，衬底层(5)底部的V型沟槽通过蚀刻形成，蚀刻方法为电感耦合等离子体-反应离子刻蚀法或离子束蚀刻。
4.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，V型沟槽侧壁倾斜角度在60°-70°之间。
5.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，金属反射膜(1)的材料为Au或Ag。<...
【技术特征摘要】
1.一种提高光提取效率的led芯片结构，其特征在于，包括金属反射膜(1)、光电发射层、底部带有若干个v型沟槽结构的衬底层(5)；光电发射层由p-gan层(2)、量子阱层(3)、n-gan层(4)组成；金属反射膜(1)位于芯片结构最底层，为光电发射层的阳极部分；每个像素点均位于相邻两个v型沟槽之间，相邻v型沟槽共同组成一个单独像素的微反射器，像素与微反射器之间一一对应；光电发射层经由光电激发后发射光子，向下发射的光子经由金属反射膜(1)反射后向上传播至衬底层(5)中，原本发散的光子经由v型沟槽侧壁向发光方向反射。
2.根据权利要求1所述的led芯片结构，其特征在于，衬底层(5)所使用材料为蓝宝石或si。
3.根据权利要求1所述的led芯片结构，其特征在于，衬底层(5)底部的v型沟槽通过蚀刻形成，蚀刻方法为电感耦合等离子体-反应离子刻蚀法或离子束蚀刻。
【专利技术属性】
技术研发人员：周玮琦，何乃龙，潘江涌，沈忠文，苏中方，张宇宁，
申请(专利权)人：新型显示与视觉感知石城实验室，
类型：发明
国别省市：
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