一種高效線偏振光的led結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體發光二極管技術領域，涉及一種LED結構，具體涉及一種高效線偏振光的LED結構。
【背景技術】
[0002]氮化鎵(GaN)基發光二極管(Light Emitting D1de，以下簡稱LED)具有帶隙寬、性能穩定、電子漂移飽和速率高等優點，在高亮度發光二極管領域有著巨大的應用潛力和廣闊的市場前景。
[0003]GaN作為第三代半導體具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好等性質和強的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。但是現有的GAN基的LED芯片中中量子阱有源層發出光為無方向性的，因此出光率較低，因此嚴重的限制了其應用的范圍。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種高效線偏振光的LED結構，該LED結構的線偏振光的出光效率高。
[0005]為達到上述目的，本發明所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，包括GaN基的LED芯片、反射鏡、旋光物質結構及若干條形結構的金屬Al柵，反射鏡及旋光物質結構設于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵設于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵從左到右依次平行分布。
[0006]所述GaN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片、水平結構的LED芯片或倒裝結構的LED芯片。
[0007]當所述GAN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片時，各金屬Al柵及GAN基的LED芯片中的η電極均設于GAN基的LED芯片中η型GaN層的上表面，且金屬Al柵分布于GAN基的LED芯片中η電極的兩側；反射鏡設于GAN基的LED芯片中襯底與P型GaN層之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層上與反射鏡相接觸的面開設有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內填充有旋光物質，各圓柱形的凹槽內的旋光物質構成所述旋光物質結構，相鄰兩個圓柱形的凹槽之間有間隙。
[0008]所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中η電極同一側的相鄰兩個金屬Al柵左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵的厚度為30nm-100nmo
[0009]當所述GAN基的LED芯片為水平結構的LED芯片時，各金屬Al柵與GAN基的LED芯片中的P電極均設于GAN基的LED芯片中P型GaN層的上表面，旋光物質結構與反射鏡自上到下依次設于GAN基的LED芯片中襯底的下表面。
[0010]相鄰兩個金屬Al柵左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵的厚度為30nm-100nm,旋光物質結構的厚度為50nm-400nm。
[0011]當所述GAN基的LED芯片為倒裝結構的LED芯片時，各金屬Al柵設于GAN基的LED芯片中襯底的上表面，反射鏡設于GAN基的LED芯片中p電極與P型GaN層之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層上與反射鏡相接觸的面開設有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內填充有旋光物質，各圓柱形的凹槽內的旋光物質構成所述旋光物質結構，相鄰兩個圓柱形的凹槽之間有間隙。
[0012]所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，相鄰兩個金屬Al柵左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵的厚度為30nm-100nm。
[0013]所述反射鏡通過Ag、AL或DBR制作而成。
[0014]所述旋光物質結構由液晶材料、云母或石英晶體制作而成。
[0015]本發明具有以下有益效果:
[0016]本發明所述的高效線偏振光的LED結構在使用時，當給GaN基的LED芯片中的η電極和P電極加上電壓時，電子被注入到GaN基的LED芯片的量子阱有源層中，在量子阱有源層中，電子和空穴復合并發出光子，從而形成TE模式線偏振光和TM模式線偏振光，金屬Al柵對TM模式線偏振光具有很高的透過性，對TE模式線偏振光具有很高的反射性，因而TM模式線偏振光經金屬Al柵射出或經反射鏡反射后再經金屬Al柵射出，TE模式線偏振光經金屬Al柵反射或直接照著到旋光物質結構時，偏振方向發生變化，并出現TM模式線偏振光分量，該TM模式線偏振光分量經反射鏡反射后經金屬Al柵射出，從而使原有的TE模式線偏振光的一部分TM模式線偏振光分量射出，剩余的TE模式線偏振光繼續經旋光物質結構進行偏振反向的變化，再出現TM模式線偏振光分量，再經金屬Al柵射出，直至TE模式線偏振光全部轉換為TM模式線偏振光并經金屬Al柵射出為止，從而有效的提高了偏振光的出光效率高，同時極大的提高偏振光波長的單一性，進而實現優異的光學偏振特性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明中當GaN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片時的結構示意圖；
[0018]圖2為本發明中當GaN基的LED芯片為水平結構的LED芯片時的結構示意圖；
[0019]圖3為本發明中當GaN基的LED芯片為倒裝結構的LED芯片時的結構示意圖。
[0020]其中、I為η電極、2為η型GaN層、3為量子阱有源層、4為P型GaN層、5為反射鏡、6為襯底、7為金屬Al柵、8為旋光物質結構、9為P電極、10為粘結結構、11為倒裝芯片襯底。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0022]本發明所述的高效線偏振光的LED結構包括GaN基的LED芯片、反射鏡5、旋光物質結構8及若干條形結構的金屬Al柵7，反射鏡5及旋光物質結構8設于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵7設于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵7從左到右依次平行分布，所述GaN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片、水平結構的LED芯片或倒裝結構的LED芯片，反射鏡5通過Ag、AL或DBR制作而成；旋光物質結構8由液晶材料、云母或石英晶體制作而成。
[0023]參考圖1，當所述GAN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片時，各金屬Al柵7及GAN基的LED芯片中的η電極I均設于GAN基的LED芯片中η型GaN層2的上表面，且金屬Al柵7分布于GAN基的LED芯片中η電極I的兩側；反射鏡5設于GAN基的LED芯片中襯底6與P型GaN層4之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層4上與反射鏡5相接觸的面開設有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內填充有旋光物質，各圓柱形的凹槽內的旋光物質構成所述旋光物質結構8，相鄰兩個圓柱形的凹槽之間有間隙；圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中η電極I同一側的相鄰兩個金屬Al柵7左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵7的厚度為30nm_100nm。所述GaN基的LED芯片由上到下依次設有η電極1、N型GaN2層、量子阱有源層3、P型GaN層4及襯底6 ；
[0024]參考圖2，當所述GAN基的LED芯片為水平結構的LED芯片時，各金屬Al柵7與GAN基的LED芯片中的P電極9均設于GAN基的LED芯片中P型GaN層4的上表面，旋光物質結構8與反射鏡5自上到下依次設于GAN基的LED芯片中襯底6的下表面；相鄰兩個金屬Al柵7左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵7的厚度為30nm_100nm，旋光物質結構8的厚度為50nm-400nm。所述GaN基的LED芯片包括p電極9、P型GaN層4、量子阱有源層3、N型GaN層2、η電極I及襯底6。
[0025]參考圖3，當所述GAN基的LED芯片為倒裝結構的LED芯片時，各金屬Al柵7設于GAN基的LED芯片中襯底6的上表面，反射鏡5設于GAN基的LED芯片中P電極9與P型GaN層4之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層4上與反射鏡5相接觸的面開設有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內填充有旋光物質，各圓柱形的凹槽內的旋光物質構成所述旋光物質結構8，相鄰兩個圓柱形的凹槽之間有間隙，GaN基的LED芯片包括襯底6、N型GaN層
2、量子阱有源層3、η電極1、Ρ型GaN層4、粘結結構10、ρ電極9及倒裝芯片襯底11 ;圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，相鄰兩個金屬Al柵7左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵7的厚度為30nm-100nmo
【主權項】
1.一種高效線偏振光的LED結構，其特征在于，包括GaN基的LED芯片、反射鏡(5)、旋光物質結構(8)及若干條形結構的金屬Al柵(7)，反射鏡(5)及旋光物質結構(8)設于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵(7)設于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵(7)從左到右依次平行分布。2.根據權利要求1所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，所述GaN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片、水平結構的LED芯片或倒裝結構的LED芯片。3.根據權利要求2所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，當所述GAN基的LED芯片為垂直結構的LED芯片時，各金屬Al柵(7)及GAN基的LED芯片中的η電極(I)均設于GAN基的LED芯片中η型GaN層⑵的上表面，且金屬Al柵(7)分布于GAN基的LED芯片中η電極⑴的兩側；反射鏡(5)設于GAN基的LED芯片中襯底(6)與P型GaN層(4)之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層(4)上與反射鏡(5)相接觸的面開設有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內填充有旋光物質，各圓柱形的凹槽內的旋光物質構成所述旋光物質結構(8)，相鄰兩個圓柱形的凹槽之間有間隙。4.根據權利要求3所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中η電極⑴同一側的相鄰兩個金屬Al柵(7)左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵(7)的厚度為30nm_100nm。5.根據權利要求2所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，當所述GAN基的LED芯片為水平結構的LED芯片時，各金屬Al柵(7)與GAN基的LED芯片中的p電極(9)均設于GAN基的LED芯片中P型GaN層(4)的上表面，旋光物質結構⑶與反射鏡(5)自上到下依次設于GAN基的LED芯片中襯底(6)的下表面。6.根據權利要求5所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，相鄰兩個金屬Al柵(7)左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵(7)的厚度為30nm-100nm，旋光物質結構(8)的厚度為50nm-400nmo7.根據權利要求2所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，當所述GAN基的LED芯片為倒裝結構的LED芯片時，各金屬Al柵(7)設于GAN基的LED芯片中襯底(6)的上表面，反射鏡(5)設于GAN基的LED芯片中p電極(9)與P型GaN層(4)之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層(4)上與反射鏡(5)相接觸的面開設有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內填充有旋光物質，各圓柱形的凹槽內的旋光物質構成所述旋光物質結構(8)，相鄰兩個圓柱形的凹槽之間有間隙。8.根據權利要求7所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，相鄰兩個金屬Al柵(7)左側面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵(7)的厚度為30nm-100nmo9.根據權利要求1所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，所述反射鏡(5)通過Ag、AL或DBR制作而成。10.根據權利要求1所述的高效線偏振光的LED結構，其特征在于，所述旋光物質結構(8)由液晶材料、云母或石英晶體制作而成。
【專利摘要】本發明公開了一種高效線偏振光的LED結構，包括GaN基的LED芯片、反射鏡、旋光物質結構及若干條形結構的金屬Al柵，反射鏡及旋光物質結構設于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵設于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵從左到右依次平行分布。本發明的線偏振光的出光效率高。
【IPC分類】H01L33/58
【公開號】CN104993039
【申請號】CN201510290514
【發明人】云峰, 張林昭, 黃亞平
【申請人】西安交通大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月29日