專利名稱：發光二極管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極管，尤其涉及一種具有三維納米結構陣列的發光二極管。
背景技術：
由氮化鎵半導體材料制成的高效藍光、綠光和白光發光二極管具有壽命長、節能、 綠色環保等顯著特點，已被廣泛應用于大屏幕彩色顯示、汽車照明、交通信號、多媒體顯示和光通訊等領域，特別是在照明領域具有廣闊的發展潛力。
傳統的發光二極管通常包括N型半導體層、P型半導體層、設置在N型半導體層與 P型半導體層之間的活性層、設置在P型半導體層上的P型電極(通常為透明電極)以及設置在N型半導體層上的N型電極。發光二極管處于工作狀態時，在P型半導體層與N型半導體層上分別施加正、負電壓，這樣，存在于P型半導體層中的空穴與存在于N型半導體層中的電子在活性層中發生復合而產生光子，且光子從發光二極管中射出。
然而，現有的發光二極管的光取出效率(光取出效率通常指活性層中所產生的光從發光二極管內部釋放出的效率)較低，其主要原因是由于半導體(通常為氮化鎵)的折射率大于空氣的折射率，來自活性層的大角度光在半導體與空氣的界面處發生全反射，從而大部分大角度光被限制在發光二極管的內部，直至以熱等方式耗散。這對發光二極管而言非常不利。發明內容
有鑒于此，確有必要提供一光取出效率較高的發光二極管。
一種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層、一第二半導體層，所述活性層設置于所述第一半導體層和第二半導體層之間，一第一電極與所述第一半導體層電連接，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層遠離活性層的表面為所述發光二極管的出光面，其中，進一步包括多個三維納米結構以陣列形式設置于所述第一半導體層遠離活性層的表面，且每一所述三維納米結構包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結構之間具有第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
—種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層、一第二半導體層，所述活性層設置于所述第一半導體層和第二半導體層之間，一第一電極與所述第一半導體層電連接，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層遠離活性層的表面具有一出光面，其中，進一步包括多個第一三維納米結構及第二三維納米結構，所述多個第一三維納米結構以陣列形式設置于所述第一半導體層遠離活性層的表面，所述多個第二三維納米結構以陣列形式設置于所述發光二極管的出光面，并且所述第一三維納米結構及第二三維納米結構分別為M形三維納米結構。
一種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層及一第二半導體層依次層疊設置，一第一電極與所述第一半導體層電連接，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層靠近所述發光二極管的出光面設置，其中，所述第一半導體層遠離活性層的表面進一步包括多個三維納米結構并排延伸設置，每個三維納米結構沿延伸方向的橫截面為M形。
與現有技術相比較，本發明的發光二極管中，多個M形三維納米結構以陣列形式設置形成一三維納米結構陣列。由于本發明的三維納米結構為M形三維納米結構，相當于包括至少兩層三維納米結構或兩層光子晶體結構，當大角度光傳播過程中遇到三維納米結構陣列，會經三維納米結構陣列反射而改變出射光的出射方向，所以可以更加有效的提高發光二極管的大角度光的取出效率。一方面，大角度光變成小角度光可以提高發光二極管的出光效率，另一方面，大角度光變成小角度光可以減小光線在發光二極管內部的傳播路徑，從而減小光線在傳播過程中的損耗。
圖1為本發明第一實施例提供的發光二極管的結構示意圖。
圖2為圖1所示的發光二極管中三維納米結構陣列的結構示意圖。
圖3為圖2所示的三維納米結構陣列的掃描電鏡照片。
圖4為圖2所示的三維納米結構陣列沿IV-1V線的剖視圖。
圖5為本發明第一實施例提供的發光二極管的制備方法的流程圖。
圖6為圖5所示的發光二極管的制備方法中發光二極管芯片的制備方法的流程圖。
圖7為圖5所示發光二極管制備方法中三維納米結構陣列的制備方法的流程圖。
圖8為本發明第二實施例提供的發光二極管的結構示意圖。
圖9為本發明第二實施例提供的發光二極管的制備方法的流程圖。
主要元件符號說明
權利要求
1.一種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層、一第二半導體層，所述活性層設置于所述第一半導體層和第二半導體層之間，一第一電極與所述第一半導體層電連接，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層遠離活性層的表面為所述發光二極管的出光面，其特征在于，進一步包括多個三維納米結構以陣列形式設置于所述第一半導體層遠離活性層的表面，且每一所述三維納米結構包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結構之間具有第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
2.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述三維納米結構為條形凸起結構，所述多個三維納米結構在第一半導體層表面以直線、折線或曲線的形式并排延伸。
3.如權利要求3所述的發光二極管，其特征在于，所述三維納米結構在沿延伸方向上的橫截面的形狀為一 M形。
4.如權利要求4所述的發光二極管，其特征在于，所述第一凸棱及第二凸棱的橫截面分別為錐形，所述第一凸棱與第二凸棱形成一雙峰凸棱結構。
5.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述第一凹槽的深度為30納米 120納米，所述第二凹槽的深度為100納米 200納米。
6.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述多個三維納米結構以一維陣列形式設置于所述第一半導體層表面。
7.如權利要求6所述的發光二極管，其特征在于，所述多個三維納米結構按同一周期或多個周期在第一半導體層表面排布，所述周期范圍為100納米 500納米。
8.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述第一凹槽的深度為30納米 120納米，所述第二凹槽的深度為100納米 200納米。
9.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述多個三維納米結構按照等間距排布、同心圓環排布或同心回形排布的方式設置在第一半導體層表面。
10.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，相鄰三維納米結構之間的間距為O納米 200納米。
11.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述三維納米結構的寬度為100納米 300納米。
12.如權利要求11所述的發光二極管，其特征在于，所述每一三維納米結構中第一凸棱與第二凸棱最高點之間的距離小于該三維納米結構的寬度。
13.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述三維納米結構與第一半導體層為一體成型結構。
14.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于，所述多個三維納米結構設置在所述第一半導體層的整個表面。
15.如權利要求14所述的發光二極管，其特征在于，所述第一電極覆蓋所述多個三維納米結構。
16.如權利要求15所述的發光二極管，其特征在于，進一步包括一反射層設置于所述多個三維納米結構與第一電極之間，并覆蓋所述多個三維納米結構。
17.一種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層、一第二半導體層，所述活性層設置于所述第一半導體層和第二半導體層之間，一第一電極與所述第一半導體層電連接，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層遠離活性層的表面為所述發光二極管的出光面，其特征在于，進一步包括多個第一三維納米結構和多個第二三維納米結構，所述多個第一三維納米結構并排延伸設置于所述第一半導體層遠離活性層的表面，所述多個第二三維納米結構并排延伸設置于所述第二半導體層遠離活性層的表面，并且所述第一三維納米結構及第二三維納米結構沿延伸方向的橫截面均為M形。
18.如權利要求17所述的發光二極管，其特征在于，所述第一三維納米結構的延伸方向平行于所述第二三維納米結構的延伸方向。
19.如權利要求17所述的發光二極管，其特征在于，所述第一三維納米結構的延伸方向垂直于所述第二三維納米結構的延伸方向。
20.一種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層及一第二半導體層依次層疊設置，所述第二半導體層靠近所述發光二極管的出光面設置，其特征在于，所述第一半導體層遠離活性層的表面進一步包括多個三維納米結構并排延伸設置，每個三維納米結構沿延伸方向的橫截面為M形。
全文摘要
本發明提供一種發光二極管，其包括一第一半導體層、一活性層、一第二半導體層，所述活性層設置于所述第一半導體層和第二半導體層之間，一第一電極與所述第一半導體層電連接，一第二電極與所述第二半導體層電連接，所述第二半導體層遠離活性層的表面為所述發光二極管的出光面，其中，進一步包括多個三維納米結構以陣列形式設置于所述第一半導體層遠離活性層的表面，且每一所述三維納米結構包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱與第二凸棱并排延伸，相鄰的第一凸棱與第二凸棱之間具有一第一凹槽，相鄰的三維納米結構之間具有第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
文檔編號H01L33/00GK103035798SQ20111029309
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月7日 優先權日2011年10月7日
發明者朱振東, 李群慶, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司