发光二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种发光二极管，其包括：一基底；一有源层设置于所述基底的表面，该有源层包括一第一半导体层、一第二半导体层以及一活性层，该活性层设置于第一半导体层与第二半导体层之间；一第一电极、第二电极设置于所述有源层的表面，并分别与第一半导体层、第二半导体层电连接；以及至少一透明导电层，该至少一透明导电层覆盖至少部分所述有源层，并与所述第一电极及第二电极中的至少一个电极电连接。其中，所述透明导电层为碳纳米管结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管，尤其涉及一种基于碳纳米管的发光二极管。
技术介绍
由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、 绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示 和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。 传统的发光二极管通常包括N-半导体层、P-半导体层、设置在N-半导体层与 P-半导体层之间的活性层、设置在P-半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置 在N-半导体层上的N型电极。发光二极管处于工作状态时，在P-半导体层与N-半导体层 上分别施加正、负电压，这样，存在于P-半导体层中的空穴与存在于N-半导体层中的电子 在活性层中发生复合而产生光，该光透过透明电极从发光二极管中射出。 然而，现有的发光二极管光取出效率(光取出效率通常指活性层中所产生的光波 从发光二极管内部释放出的效率)较低，其主要原因如下其一，由于半导体的折射率大于 空气的折射率，来自活性层的光波在半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分光波 被限制在发光二极管的内部，直至被发光二极管内的材料完全吸收。其二，发光二极管的工 作电流容易被局限在P型电极之下而且其横向分散距离大，电流分散不当，导致了发光二 极管光取出效率低。光取出效率低导致发光二极管内部产生大量的热量，又因发光二极管 的结构及材料的限制，使得发光二极管内部产生的热量散发出去较困难，从而使得半导体 材料的性能发生变化，降低了发光二极管的使用寿命，进而影响发光二极管的大规模应用。 为解决上述问题，人们通过各种手段来提高发光二极管的光取出效率，如，粗 化半导体层表面、光子循环方法及增加反射层等，但以上方法会在不同程度上破坏半 导体层的晶体结构；而且，其光取出效率提高有限。为此，R.H.Horng等人研究了一种 设置有透明导电层的发光二极管来提高发光二极管的光取出效率，具体请参见标题为 "GaN-based light-emitting diodes withindium tin oxide textureing window layers using natural lithography，， (R. H. Horng et al. ， Applied Physics Letters, vol. 86， 221101 (2005))的文献。该文献揭示了一种发光二极管IO，请参阅图1。该发光二极管IO 从下向上依次设置一基底110、一缓冲层120、一N型半导体层132、一发光层134、一P型半 导体层136、一透明接触层140 ;该发光二极管10还包括一透明导电层150、第一电极142及 第二电极144。所述第一电极142设置于N型半导体层132的表面。所述透明导电层150 及第二电极144设置于所述透明接触层140的表面，且共同覆盖所述透明接触层140。其 中，上述缓冲层120与N型半导体层132之间设置一无掺杂氮化镓层122，该无掺杂氮化镓 层122也起到缓冲的作用，有利于生长N型半导体，减少N型半导体晶格失配；该无掺杂氮 化镓层122为一可选择结构。所述透明接触层140完全覆盖P型半导体层136，该透明接触 层140具有电连接第二电极144与P型半导体层136的作用。所述透明导电层150与所述 透明接触层140间形成欧姆接触，并且可以使所述发光二极管10产生的光从该层射出。虽然所述透明导电层150为网状结构，该网状结构可以使工作电流横向分布均匀，可增加光 的取出效率。但，由于该透明导电层150采用氧化铟锡(ITO)材料，ITO材料具有机械性能 不够好及阻值分布不均匀等缺点。此外，ITO材料在潮湿的空气中透明度会逐渐下降。另 外，所述透明接触层140完全覆盖P型半导体层136，可以吸收部分光。因此，该发光二极管 10的光取出效率仍较低，而且性能不稳定。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种发光二极管，以解决发光二极管光取出效率低的问 题。 —种发光二极管，其包括一基底；一有源层设置于所述基底的表面，该有源层包 括一第一半导体层、一第二半导体层以及一活性层，该活性层设置于第一半导体层与第二 半导体层之间；一第一电极与一第二电极分别设置于所述有源层的表面，并分别与第一半 导体层、第二半导体层电连接；以及至少一透明导电层，该至少一透明导电层至少覆盖部分 所述有源层，并与所述第一电极及第二电极中的至少一个电极电连接。其中，所述透明导电 层包括一碳纳米管结构。 与现有技术相比，本专利技术提供的发光二极管采用碳纳米管结构作为透明导电层具 有以下优点其一，由于碳纳米管具有优异的导电性能，则由碳纳米管组成的碳纳米管结构 也具有优异的导电性能，因此，采用上述碳纳米管结构作透明导电层，可以相应的提高发光 二极管的有效工作电流，减少电流的损失。其二，由于碳纳米管在潮湿的条件下具有良好的 透明度，故采用碳纳米管结构作为发光二极管的透明导电层，可以使该发光二极管具有较 好的透明度，避免发光二极管的光取出效率降低，进而使得该发光二极管的性能较稳定性。附图说明 图1是现有发光二极管的结构剖视图。 图2是本专利技术第一实施例发光二极管立体分解示意图。 图3是本专利技术第一实施例发光二极管的结构示意图。 图4是本专利技术第一实施例中作为透明导电层的碳纳米管膜的扫描电镜照片' 图5是本专利技术第二实施例发光二极管的结构示意图。 图6是本专利技术第三实施例发光二极管的结构示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术提供的发光二极管作进一步的详细说明。 请一并参阅图2和图3，本专利技术第一实施例提供一种发光二极管20，其主要包括一 基底210、一缓冲层220、一有源层230、一第一电极242、一第二电极244、一透明导电层250 及一固定电极240。所述基底210、缓冲层220以及有源层230依次堆叠设置，且该缓冲层 220设置于基底210与有源层230之间。所述第一电极242、第二电极244设置于有源层 230的表面。所述透明导电层250与第二电极244电连接。所述固定电极240设置于有源 层230的表面。 所述基底210具有支撑的作用。所述基底210的厚度为300-500微米，其材料包括蓝宝石、砷化镓、磷化铟、偏铝酸锂、镓酸锂、氮化铝、硅、碳化硅及氮化硅等材料中的一种。 优选地，所述基底210的厚度为400微米，其材料为蓝宝石。 所述缓冲层220设置于基底210的表面。所述缓冲层220有利于提高材料的外延 生长质量，减少晶格失配。所述缓冲层220的厚度为10-300纳米，其材料为氮化镓或氮化 铝等。优选地，所述缓冲层220的厚度为20-50纳米，材料为氮化镓。所述缓冲层220为可 选择结构。 所述有源层230设置于所述缓冲层220相背于基底210的表面，即所述缓冲层220 位于基底210与有源层230之间。可以理解，当没有缓冲层220时，该有源层230直接设置 于所述基底210的表面。所述有源层230包括依次堆叠设置的第一半导体层232、活性层 234及第二半导体层236，其中，该活性层234设置于第一半导体层232与第二半导体层236 之间。 具体地，所述第一半导体层232靠近基底210设置。可以理解，当没有缓冲层220 时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，其包括：一基底；一有源层设置于所述基底的表面，该有源层包括一第一半导体层、一第二半导体层以及一活性层，该活性层设置于该第一半导体层与该第二半导体层之间；一第一电极与一第二电极分别设置于所述有源层的表面，并分别与所述第一半导体层、所述第二半导体层电连接；以及至少一透明导电层，该至少一透明导电层覆盖至少部分所述有源层，并与所述第一电极及第二电极中的至少一个电极电连接；其特征在于：所述至少一透明导电层包括一碳纳米管结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李群庆，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]