CN204332999U - 一种具有反射墙的发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有反射墙的发光二极管，包括衬底，在衬底上依次生长N型层、发光层和P型层形成第一外延层，分别在P型层和N型层上形成的P电极和N电极，以及衬底背面的反射层，其特征在于：所述发光二极管还包括连续结构的反射墙，所述反射墙位于所述第一外延层外周暴露的N型层表面上。本实用新型在LED外延层外周的N型层上设置具有优异反射性的分布布拉格反射镜，当光从LED侧面发光时，可将侧光反射到LED正面出光，并调节反射墙与第一外延层的间距，调整出光角度和出光范围；并且可避免漏电和剥落现象，进而有效提高LED的外量子效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发光二极管，特别涉及一种具有反射墙的发光二极管。
背景技术
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）由于其高效、节能和环保的特性使其替代现有的照明光源成为势不可挡的趋势，与此同时，对发光二极管的发光效率也提出了更高的要求。目前提高发光二极管的发光效率主要通过提高其内量子效率和光提取效率两种方法来实现。内量子效率由外延材料特性和质量决定，现有改善LED 发光效率的方法主要有采用图形衬底、透明衬底、分布布拉格反射层( Distributed Bragg Reflector，DBR) 结构、表面微结构、倒装芯片、芯片键合、激光剥离技术等。
传统的氮化镓基发光二极管结构，包括衬底，在其上依次生长的N型层、发光层、P型层，以及分别形成于P型层和N型层上的P电极和N电极。当光从发光层发出时，发出的光可能被外延组分、衬底或电极等吸收，并且该结构容易使得发光二极管侧壁出光无法有效取出，即不向上出光，影响发光二极管的出光效率。解决上述出光效率问题的方法，目前包括（1）通过在发光层和衬底背面***DBR结构，减少衬底对光的吸收，改变出光方向；（2）通过在发光二极管侧壁粘附DBR，提高侧面出光效率。
但是，在侧壁粘附DBR形成的侧壁具有DBR的发光二极管易产生漏电或剥落现象，并且无法调控发光二极管正面的出光角度和出光范围。鉴于此，本实用新型提供了一种解决上述不足的方案。
发明内容
本实用新型提供了一种具有反射墙的发光二极管，可提高发光二极管的侧面出光效率，并通过调整反射墙与外延结构之间的间距以及发射墙的高度，调整发光二极管正面出光的角度和出光范围。一种具有反射墙的发光二极管，包括衬底，在衬底上依次生长N型层、发光层和P型层形成第一外延层，分别在P型层和N型层上形成的P电极和N电极，以及衬底背面的第一分布布拉格反射层，其特征在于：所述发光二极管还包括连续结构的反射墙，所述反射墙位于所述第一外延层外周暴露的N型层表面上。
优选的，所述反射墙包括与第一外延层结构相同的第二外延层及包覆于所述第二外延层表面的第二分布布拉格反射层，所述第二外延层为连续或不连续分布结构；
优选的，所述反射墙为分布布拉格反射层；
优选的，所述分布布拉格反射层由交替的高折射率和低折射率材料层组成，所述高折射率层材料选自TiO、TiO2、Ti3O5、Ti2O3、Ta2O5、ZrO2或前述的任意组合之一，所述低折射率层材料选自SiO2、SiNx、Al2O3或前述的任意组合之一；
优选的，所述反射墙为金属反射层，所述金属反射层选用Al、Au或Ag或前述的任意组合之一；
优选的，所述反射墙上表面高于或齐平于所述发光层上表面；
优选的，所述反射墙的厚度范围为1-5μm；
优选的，所述反射墙与第一外延层的间距小于所述第一外延层和N电极的间距；
优选的，所述反射墙附着或内嵌于所述N型层表面，所述内嵌深度范围为3-5μm；
优选的，所述反射墙为方形、圆形或不规则形。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型在LED外延层外周的N型层上设置具有优异反射性的分布布拉格反射层，当光从LED侧面发光时，可将侧光反射到LED正面出光，并调节反射墙与第一外延层的间距，调整出光角度和出光范围；并且可避免漏电或剥落现象，进而有效提高LED的外量子效率。
附图说明
图1为本实用新型之具体实施例1-3俯视图。
图2为本实用新型之实施例1侧视图。
图3为本实用新型之实施例 2侧视图。
图4 为本实用新型之实施例3侧视图。
图中标注：1：衬底；2：第一外延层；21：N型层；211：凹槽；22：发光层；23：P型层；3：反射墙；31：外延反射墙；311：第二DBR层；312：第二外延层；32：DBR反射墙；33：金属反射墙；4：P电极；5：N电极；6：第一DBR反射层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
以下各实施例公开了一种具有反射墙的发光二极管，其通过在发光二极管第一外延层2外周暴露的N型层21表面上形成反射墙3，将发光二极管侧面发出的光通过反射墙3的作用反射到发光二极管的正面，如图2-图4中光线a和光线b路径所示，进而提高正面出光效率，并且可通过调节反射墙3与第一外延层2的间距、反射墙3的高度、厚度，利于应用产品的优化和设计。
本实用新型提供的一种具有反射墙的发光二极管，包括衬底1，在衬底1上依次生长N型层21、发光层22和P型层23形成第一外延层2，分别在P型层23和N型层21上形成的P电极4和N电极5，以及衬底背面的第一DBR反射层6，该发光二极管还包括连续结构的反射墙3，其位于第一外延层2外周暴露的N型层21表面上。反射墙3的形状为方形、圆形或不规则形，其附着或内嵌于N型层21表面。反射墙3上表面高于或齐平于发光层22上表面；反射墙3与第一外延层2的间距小于第一外延层2与N电极5的间距。以下各实施例中，优选反射墙3的上表面与P型层23上表面高度一致，其厚度为1-5μm，优选5μm；其与第一外延层2的间距优选2μm；其在N型层21内的内嵌深度优选5μm。其形状优选方形。
下面结合附图，对本实用新型的各个实施例提供的发光二极管的结构和制作方法作进一步详细说明。
实施例1
参看图2，本实施例中的外延反射墙31附着于N型层21表面上，由第二外延层312和包覆于其表面的第二DBR层311组成。DBR由交替的高折射率和低折射率材料层组成，高折射率层材料选自TiO、TiO2、Ti3O5、Ti2O3、Ta2O5、ZrO2或前述的任意组合之一，低折射率层材料选自SiO2、SiNx、Al2O3或前述的任意组合之一，本实施例优选DBR由Ti3O5和SiO2交替生长形成。第二外延层312可为连续或不连续结构，为了使外延反射墙31与N型层21稳定附着，本实施例优选连续的第二外延层312。
外延反射墙31的制作方法为：（1）提供一衬底1、在衬底1上依次生长N型层21、发光层22、P型层23形成第一外延层2；（2）以光刻胶作为掩膜，利用光刻、显影、蚀刻技术在第一外延层2外周划分出与第一外延层2结构相同的第二外延层312；（3）正面蒸镀DBR，剥离后形成外延反射墙31；（6）利用光刻胶作掩膜，蒸镀P电极4和N电极5；（7）研磨、减薄衬底1；（8）在衬底1背面蒸镀第一DBR反射层6。
实施例2
参看图3，本实施例的DBR反射墙32由DBR组成，其内嵌于N型层21内，本实施例优选DBR由Ti3O5和SiO2交替生长形成。
DBR反射墙32的制作方法为：（1）提供一衬底1、在衬底1上依次生长N型层21、发光层22、P型层23形成第一外延层2；（2）以光刻胶作为掩膜，利用光刻、显影、蚀刻技术暴露N型层21；（3）以光刻胶作为掩膜，利用光刻、显影、蚀刻技术在暴露的N型层21上形成凹槽211；（4）正面蒸镀DBR，剥离后形成DBR反射墙32；（5）利用光刻胶作掩膜，蒸镀P电极4和N电极5；（7）研磨、减薄衬底1；（8）在衬底1背面蒸镀第一DBR反射层6。
实施例3
参看图4，本实施例的金属反射墙33由反射金属组成，其内嵌于N型层21内，反射金属选用Al、Au或Ag或前述的任意组合之一，本实施例优选Al形成金属反射墙,。
金属反射墙33的制作方法为（1）提供一衬底1、在衬底1上依次生长N型层21、发光层22、P型层23形成第一外延层2；（2）以光刻胶作为掩膜，利用光刻、显影、蚀刻技术暴露N型层21；（3）以光刻胶作为掩膜，利用光刻、显影、蚀刻技术在暴露的N型层21上形成凹槽211；（4）利用Al金属滴液式或剥离方式形成金属反射墙33；（5）利用光刻胶作掩膜，蒸镀P电极4和N电极5；（7）研磨、减薄衬底1；（8）在衬底1背面蒸镀第一DBR反射层6。
应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有反射墙的发光二极管，包括衬底，在衬底上依次生长N型层、发光层和P型层形成第一外延层，分别在P型层和N型层上形成的P电极和N电极，以及衬底背面的第一分布布拉格反射层，其特征在于：所述发光二极管还包括连续结构的反射墙，所述反射墙位于所述第一外延层外周暴露的N型层表面上。
2.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙包括与第一外延层结构相同的第二外延层及包覆于所述第二外延层表面的第二分布布拉格反射层，所述第二外延层为连续或不连续分布结构。
3.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙为分布布拉格反射层。
4.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙为金属反射层。
5.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙上表面高于或齐平于所述发光层上表面。
6.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙的厚度范围为1-5μm。
7.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙与第一外延层的间距小于所述第一外延层和N电极的间距。
8.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙附着或内嵌于所述N型层表面。
9.根据权利要求8所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述内嵌深度范围为3-5μm。
10.根据权利要求1所述的一种具有反射墙的发光二极管，其特征在于：所述反射墙为方形、圆形或不规则形。
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| CN114335259A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 深圳市思坦科技有限公司 | 一种微发光二极管显示结构、显示器及制作方法 |
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