一种发光二极管，该发光二极管包括氮化镓基板、第一型半导体层、发光层、第二型半导体层以及第一电极与第二电极。氮化镓基板具有位于相反侧的第一表面以及第二表面，且第二表面具有多个突起，突起具有一高度hμm与在第二表面上的分布密度d?cm-2满足：9.87×107≤h2d，且h≤1.8。第一型半导体层配置于氮化镓基板的第一表面上。发光层配置于第一型半导体层的部分区域上，发光层所发出的光波长的范围为375nm至415nm。第二型半导体层配置于发光层上。第一电极配置于第一型半导体层的部分区域上以电性连接第一型半导体层，第二电极配置于第二型半导体层的部分区域上以电性连接第二型半导体层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发光二极管(light emitting diode,简称LED),且特别涉及一种可提升光粹取率(light extraction efficiency)的发光二极管。
技术介绍
发光二极管是一种半导体元件，主要是由II1-V族元素化合物半导体材料所构成。因为这种半导体材料具有将电能转换为光的特性，所以对这种半导体材料施加电流时，其内部的电子会与空穴结合，并将过剩的能量以光的形式释出，而达成发光的效果。一般而言，发光二极管通常是使用蓝宝石(Sapphire)为磊晶基板。由于蓝宝石为透明材料，使得发光二极管出光光线四散发射，无法集中利用而形成耗损。同时，四散的光线会被内部各个半导体层吸收而蓄热，所以会降低氮化镓发光二极管的出光亮度与效率。此外，由于发光二极管中作为磊晶层材料的氮化镓的晶格常数与蓝宝石基板的晶格常数之间存在不匹配的问题，其晶格常数不匹配的程度约为16%，致使大量的缺陷产生于晶格成长的接面，进而导致发光强度大幅衰减。再者，传统发光二极管所使用的蓝宝石基板，其散热系数小于氮化镓基板，容易因蓄积热而造成发光强度的下降。另外，发光二极管中产生的光容易因氮化镓与空气之间的折射率差而使得仅有约4.54%的光可顺利地从氮化镓表面出射至空气中。如此一来，低光粹取率(lightextraction efficiency) 将使得发光二极管的外部量子效率大幅降低，因此业界亟待开发一种高光粹取率的发光二极管。
技术实现思路
本专利技术提供一种发光二极管，其可改变光的全反射角度以提升光粹取率。本专利技术提供一种发光二极管，其包括一氮化镓基板、一第一型半导体层、一发光层、一第二型半导体层以及一第一电极与一第二电极。氮化镓基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面与第二表面位于氮化镓基板的两侧，且第二表面具有多个突起，突起的高度为h μ m，且在第二表面上的分布密度为d 011_2，其中112(1彡9.87\107，且11彡1.8。第一型半导体层配置于氮化镓基板的第一表面上。发光层配置于第一型半导体层的部分区域上，发光层所发出的光波长的范围为375nm至415nm。第二型半导体层配置于发光层上。第一电极配置于第一型半导体层的部分区域上，第二电极配置于第二型半导体层的部分区域上。本专利技术还提供一种发光二极管，其包括一氮化镓基板、一第一型半导体层、一发光层、一第二型半导体层以及一第一电极与一第二电极。氮化镓基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面与第二表面位于氮化镓基板的两侧，且第二表面具有多个突起，突起的高度为h μ m，突起在第二表面上的分布密度为d cm_2，其中h2d彡9.87X 107，且d ^ SxlO80第一型半导体层配置于氮化镓基板的第一表面上。发光层配置于第一型半导体层的部分区域上，发光层所发出的光波长的范围为375nm至415nm。第二型半导体层配置于发光层上。第一电极配置于第一型半导体层的部分区域上，第二电极配置于第二型半导体层的部分区域上。本专利技术再提供一种发光二极管，其包括一氮化镓基板、一第一型半导体层、一发光层、一第二型半导体层以及一第一电极与一第二电极。氮化镓基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面与第二表面位于氮化镓基板的两侧，且第二表面具有多个突起，突起的高度为h μ m，且突起在第二表面上的分布密度为d cm_2，其中3彡h彡6，且1.5xl06 < d < 7.5xl06。第一型半导体层配置于氮化镓基板的第一表面上。发光层配置于第一型半导体层的部分区域上，发光层所发出的光波长的范围为375nm至415nm。第二型半导体层配置于发光层上。第一电极配置于第一型半导体层的部分区域上，第二电极配置于第二型半导体层的部分区域上。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A与IB分别为本专利技术的一实施例中一种发光二极管的剖面示意图。图2A为本专利技术一实施例的发光二极管中一种单一量子井发光层的剖面不意图。图2B为本专利技术一实施例的发光二极管中一种多重量子井发光层的剖面示意图。图3A至图3E为本专利技术一实施例中一种发光二极管的制造流程剖面示意图。图4A为氮化镓基板的氮面经蚀刻后所形成的一种突起图。图4B计算氮化镓基板的氮面上突起高度与突起在第二表面上分布密度的辅助说明图。图5A至图5F分别为本专利技术一实施例中于氮化镓基板上形成具有不同类型的突起的实验例。图6A至图6C分别绘示本专利技术的发光二极管经不同蚀刻时间所形成具有不同类型突起时的光学远场角(far-field angle)模拟图。图7为本专利技术一实施例中采用不同蚀刻时间形成具有不同类型的突起的第二表面时，蚀刻时间对于发光二极管的注入电流与发光强度之间的关系。图8A与图SB为本专利技术表2中采用不同蚀刻时间所形成具有不同类型的突起的第二表面时，蚀刻时间对于发光二极管的远场角的光学表现图。图9A与图9B分别为本专利技术一实施例的一种发光二极管中氮化镓基板对于光波长与穿透率之间的关系图。主要元件符号说明200:发光二极管210:氮化镓基板210A:第一表面210B:第二表面210b:第二表面的预定形成面 220:第一型半导体层220a:未掺杂氮化镓层220b:第一 N型掺杂氮化镓层220c:第二 N型掺杂氮化镓层230:发光层230a:量子阻障层230b:量子井240:第二型半导体层240a:第一 P型掺杂氮化镓层240b:第二 P型掺杂氮化镓层250:第一电极260:第二电极D1、D2:厚度P:突起具体实施例方式图1A与图1B分别为本专利技术一实施例中一种发光二极管的剖面示意图。请参照图1A,发光二极管200包括一氮化镓基板210、一第一型半导体层220、一发光层230、一第二型半导体层240以及一第一电极250与一第二电极260。氮化镓基板210具有第一表面210A以及第二表面210B，且在本实施例中，第二表面210B例如是氮化镓基板210的氮面。第一型半导体层220、发光层230与第二型半导体层240依序迭层于氮化镓基板210的第一表面210A上。第一型半导体层220配置于氮化镓基板210的第一表面210A上，发光层230则配置于第一型半导体层220的部分区域上。第二型半导体层240配置于发光层230上。此外，第一电极250配置于第一型半导体层220的部分区域上以电性连接第一型半导体层220，而第二电极260配置于第二型半导体层240的部分区域上以电性连接第二型半导体层240。当然，上述膜层的堆迭类型也可以如图1B所示，将第一电极250与第二电极260分别设置于第二型半导体层240、发光层230、第一型半导体层220以及氮化镓基板210所构成的迭层的相反两侧，且第一电极250位于氮化镓基板210的第二表面210B上，本专利技术并不以此为限。在本实施例中，第一型半导体层220例如为N型半导体层，其可包含依序位于氮化镓基板210上的未掺杂氮化镓层220a、第一 N型掺杂氮化镓层220b以及第二 N型掺杂氮化镓层220c的迭层，其中第一 N型掺杂氮化镓层220b与第二 N型掺杂氮化镓层220c之间的差异可为厚度不同或是掺杂浓度不同。另一方面，第二型半导体层240可为P型半导体层，其可包含本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二极管，包括：一氮化镓基板，包含一第一表面以及一第二表面，分别位于该氮化镓基板的两侧，该第二表面具有多个突起，这些突起的高度为h?μm，且在该第二表面上的分布密度为d?cm?2，其中h2d≥9.87×107，且h≤1.8；一第一型半导体层，配置于该氮化镓基板的该第一表面上；一发光层，配置于该第一型半导体层的部分区域上，该发光层所发出的光波长的范围为375nm至415nm；一第二型半导体层，配置于该发光层上；以及一第一电极以及一第二电极，其中该第一电极配置于该第一型半导体层的部分区域上，该第二电极配置于该第二型半导体层的部分区域上。
【技术特征摘要】
2011.11.07 TW 1001405631.一种发光二极管，包括: 一氮化镓基板，包含一第一表面以及一第二表面，分别位于该氮化镓基板的两侧，该第二表面具有多个突起，这些突起的高度为h μ m，且在该第二表面上的分布密度为d cm_2，其中 h2d 彡 9.87 X IO7,且 h 彡 1.8 ; 一第一型半导体层，配置于该氮化镓基板的该第一表面上； 一发光层，配置于该第一型半导体层的部分区域上，该发光层所发出的光波长的范围为 375nm 至 415nm ； 一第二型半导体层，配置于该发光层上；以及 一第一电极以及一第二电极，其中该第一电极配置于该第一型半导体层的部分区域上，该第二电极配置于该第二型半导体层的部分区域上。2.按权利要求1所述的发光二极管，其中该氮化镓基板的厚度介于70μ m至120 μ m。3.按权利要求1所述的发光二极管，其中0.25 < h < 1.8。4.按权利要求1所述的发光二极管，其中8X IO8彡d彡9X109。5.按权利要求1所述的发光二极管，其中该第二表面为该氮化镓基板的氮面。6.一种发光二极管，包括: 一氮化镓基板，包含一第一表面以及一第二表面，其中该第一表面与该第二表面位于该氮化镓基板的两侧，且该第二表面具有多个突起，这些突起的高度为h μ m且在该第二表面上的分布密度为d cnT2，其中h2d彡9.87X 107，且d彡8x10s ； 一第一型半导体层，配置于该氮化镓基板的该第一表面上； 一发光层，配置于该第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅毅耕，江仁豪，方彦翔，陈柏君，林佳锋，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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