发光器件制造技术

本发明专利技术提供一种发光器件。该发光器件包括：反射层；以及半导体层，所述半导体层包括反射层上的发光层，其中反射层和发光层的中心之间的距离对应于相长干涉条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种发光器件。
技术介绍
因为氮化物半导体的高热稳定性和宽带隙，因此在光学和高输出的电子器件开发 领域中研究了氮化物半导体。当前，对于氮化物半导体发光器件的研究集中于发光效率改进。为了实现高效的发光器件，在半导体薄膜方面需要两种方法。一种方法是增加发 光层中注入的电子和空穴的光耦合概率，以便提高内量子效率。另一种方法是增加光提取 效率，以便允许发光层中形成的光从薄层有效地逸出。为了提高内量子效率，需要一种用于生长高质量薄层的技术和用于优化薄层堆叠 结构以使量子效率最大化的技术。为了增加光提取效率，用于控制发光器件的几何形成的 各种研究正在进行中。
技术实现思路
技术问题实施例提供一种具有最佳光提取效率的发光器件。技术方案在一个实施例中，一种发光器件，包括反射层；以及半导体层，所述半导体层 包括所述反射层上的发光层，其中在反射层与发光层的中心之间的距离对应于相长干涉 (constructive interference)条件。在另一实施例中，一种发光器件，包括反射层；电介质层，所述电介质层在反射 层上；半导体层，所述半导体层在电介质层上，所述半导体层包括第一半导体层、发光层和 第二半导体层，其中在反射层与发光层的中心之间的距离满足(2m+l)/4X (λ/η) 士 α，其 中m是等于或大于0的整数，λ是发射光的波长，η是发光层与反射层之间的介质的平均折 射率，以及α是根据反射层(α < (1/8) X (λ/n))的种类的波动范围。有益效果根据实施例的发光器件，通过调整反射层与发光层之间的距离来获得提取效率改 进和输出取向。该距离的调整可以通过半导体层和电介质层的沉积来有效地完成。另外，当引入导电氧化物层作为电介质层时，由于在沉积工序过程期间，可以通过 控制电介质层的厚度，调整反射层与发光层之间的距离，因此便于设置与最佳光提取效率 相对应的距离。此外，根据实施例的发光器件，通过形成光子晶体(PhC)结构作为光提取结构来 提高光提取效率，并且通过调整光子晶体结构的蚀刻深度，还将光提取效率最大化的最佳 周期移动到长周期区域中。附图说明图1是根据实施例的发光器件的横截面图。图2是图示光提取效率根据反射层与发光层之间的间隔和由此产生的辐射图案 的增加率的视图。图3是图示光提取效率根据实施例中的欧姆电极的厚度而变化的曲线。图4是图示光提取效率根据实施例中的ρ型半导体层的厚度而变化的曲线。图5图示光提取效率根据光子晶体周期而改变的曲线。图6图示光提取效率根据构成该光子晶体的孔尺寸的变化。图7是图示光提取效率根据实施例中的光子晶体结构的蚀刻深度而变化的曲线。图8和9是图示根据在实施例中具有相长干涉条件的结构中引入光子晶体的效果 的曲线。图10至12是图示光提取效率根据实施例中的光子晶体结构的蚀刻深度而变化的 曲线。图13和14是另一实施例的包括电介质层的发光器件的横截面图。 具体实施例方式在实施例的描述中，应当理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被称为在另一层 (或膜)、区域、衬垫或图案“上/上方”时，“在…上/在…上方”和“在…下”的术语包括 “直接和非直接”的含义。此外，关于每个层的“在…上/在…上方”和“在…下”的参照将 基于附图进行。在附图中，为了描述的方便起见和清晰，每个层的厚度或尺寸被夸大、省略或示意 性地图示。此外，每个元件的尺寸不完全反映实际尺寸。图1是根据实施例的发光器件的横截面图。根据实施例的发光器件可以包括反射层300和半导体层100。半导体层100包括 在反射层300上方的发光层120。反射层300与发光层120的中心之间的距离d可以对应 于相长干涉条件。图1图示能够最大化光提取效率的垂直发光器件的一个示例。根据发光器件的结 构，反射层300可以被设置在支撑层500上，诸如透明导电氧化物的电介质层400可以设置 在反射层300上，以及半导体层100可以设置在电介质层400上。另外，半导体层100可以 包括P型半导体层130、发光层120以及η型半导体层110。包括孔210的光子晶体(PhC) 结构可以形成在半导体层100的表面中，以及η型电极600可以形成在除了光子晶体结构 之外的区域上。在光子晶体结构200中，在半导体层100的表面上，例如，在η型半导体层110的 表面上，可以形成掩模图案(未示出)，以及可以通过干法或湿法蚀刻工艺形成孔210。结 果，可以形成光子晶体结构200。当考虑到垂直发光器件的一个示例时，发光层120的中心与反射层300之间的距 离d可以对应于ρ型GaN半导体层130和电介质层400的总厚度。因此，在电性能不劣化 的范围内，需要选择P型GaN半导体层130和在垂直方向上具有辐射图案的电介质层400 的厚度。本实施例可以包括非导电衬底或导电衬底。例如，发光器件可以包括GaP衬底上 的AlGaInP 二极管、SiC衬底上的GaN 二极管、SiC衬底上的SiC 二极管、蓝宝石衬底上的 SiC 二极管等。此外，电介质层400可以是透明导电氧化物。与半导体层100相比，铟-锡-氧化物 (ITO)具有更小的反射率。诸如铟-锌-氧化物(IZO)、铝-锌-氧化物(AZO)、镁-锌-氧 化物(MZO)或镓-锌-氧化物(GZO)的其他材料可以被用作电介质层400。<第一实施例>第一实施例可以通过调整发光层120的发光性能来增加光提取效率。例如，因为 发光层120中的产生的光与从反射层300反射的光之间的干涉效应，可以调整输出辐射图案。即，根据第一实施例，如果在辐射图案可以被调整的范围内，反射层300接近发光 层120，那么根据光提取效率，垂直方向上的相长干涉发生能够是有利的。图2是图示光提取效率根据反射层(例如，镜子)与发光层之间的间隔和由此产 生的辐射图案的增加率的视图。如图2所示，根据时域有限差分方法(FDTD)计算机仿真，通过调整反射层300与 发光层120之间的距离d，可以用算术方法计算由于输出图案变化而导致的提取效率增加 率和发光层的减小率。反射层300可以被假定为具有100%的反射性的理想镜子，以及发光 层120的厚度可以被设定为约12. 5nm。首先，在检查关于提取效率增加率的结果时，可以通过光的大约1/4波长示出提 取效率的最大/最小点。这表明，可以通过光的干涉效应改变辐射图案，以及由此可以调整 提取效率。实际上，尽管在最大点和最小点处检查辐射图案，但是当它是最大点的情况时，在 垂直方向上发生强发射。当它是最小点的情况时，在垂直方向上几乎没有光，并且发射出的 大多数光以大于临界角的特定角度倾斜。用于使提取效率最大化的要求可以是在发光层120与反射层300之间的间隔约为 3/4 ( λ/n)时，以及当间隔约为λ/4η的奇数倍之一时，提取效率可以增加。另一方面，如图1所示，如果在ρ型半导体层130与反射层300之间存在电介质层 400，那么情况会改变。通过ITO层用作电流扩散层或ITO和典型电介质的组合，可以构成电介质层400。 在ITO层的情况下，电介质400可以具有1. 8至2. 0范围内的折射率。如果半导体层100 可以由GaN形成，那么其折射率可以是2. 4，其大于电介质层400的折射率。图3是图示光提取效率根据实施例中的欧姆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：反射层；以及半导体层，所述半导体层包括在所述反射层上的发光层，其中，在所述反射层与所述发光层的中心之间的距离对应于相长干涉条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2008-1-21 10-2008-0006073一种发光器件，包括 反射层；以及半导体层，所述半导体层包括在所述反射层上的发光层，其中，在所述反射层与所述发光层的中心之间的距离对应于相长干涉条件。2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述相长干涉条件是(2m+l)/4XU/ η) 士 α，其中m是等于或大于0的整数，λ是发射光的波长，η是在所述发光层与所述 反射层之间的介质的平均折射率，以及α是根据所述反射层的种类的波动范围(α < (1/8) X (λ/η))。3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述反射层包括Ag、Pt和Al中的至少一种。4.根据权利要求1所述的发光器件，包括所述反射层上的电介质层。5.根据权利要求4所述的发光器件，其中，所述电介质层包括氧化物导电层。6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，所述电介质层包括在单氧化物导电层中的 或者在氧化物导电层中的电介质图案。7.根据权利要求4所述的发光器件，其中，所述电介质层的平均折射率小于所述半导 体层的折射率。8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述发光层的厚度小于(1/2)Χ(λ/η)。9.根据权利要求1所述的发光器件，包括在所述半导体层上的光子晶体结构。10.根据权利要求9所述的发光器件，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鲜京，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]