TWI497754B

TWI497754B - Methods for improving the luminous efficiency of light emitting diodes

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Publication number: TWI497754B
Application number: TW101101283A
Authority: TW
Original assignee: Univ Nat Formosa
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2015-08-21
Also published as: TW201330313A

Description

提高發光二極體發光效率之方法

本發明係與發光二極體有關，特別是指一種提高發光二極體發光效率之方法。

由於自歐盟制定法令禁止使用含汞的相關物品，傳統白熾燈照明光源以及運用在液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)的背光光源面臨到衝擊，致使發光二極體(light emitting diode，LED)在日常生活中的應用相當廣泛，包括大型戶外顯示看板、手機螢幕、液晶顯示器之背光源、交通號誌顯示器、固態照明以及電子產品之指示光源等。在如此廣泛的需求以及面臨能源短缺的議題下，耗電量低的白光LED已成為照明的主要元件，尤其高功率與高效率之白光LED更是必定的發展趨勢。

光電材料中，以氮化鎵(gallium nitride，GaN)為主的Ⅲ-Ⅴ族氮化合物半導體材料由於具有直接式寬能隙(Eg=3.4 eV)、強化學結合鍵以及良好的熱傳導性，使具有抗腐蝕與耐高溫的特性，加上高崩潰電壓的接面特性，使氮化物LED具有發光效率高、壽命長、元件體積小、能源損耗低、環保(無汞汙染)及堅固耐震等優點，是具有極高發展潛力的光電材料。且由於氮化物的能帶間隙(band gap)範圍非常廣泛，其發光頻譜主要在紫外光(ultraviolet,UV)波段以及藍、綠光波段之間，將此氮化物製成氮化銦鎵(indium gallium nitride，InGaN)之三元化合材料時，則可以藉由改變銦與鎵的元素比例，而得到所需之發光波長，可將發光波長由360 nm連續改變至650 nm，其發光光譜幾乎涵蓋所有可見光範圍，並且延伸至紫外光區域；因此以氮化鎵為主而製成的白光LED受到各界廣泛的注意，致使高發光效率的氮化鎵LED之製程結構已為業界研究發展的主題。

LED發光效率為輸入的電子數目所能轉換並輸出的光子數目之比例，因此取決於與元件材料結構之光電轉換效率相關的內部量子效率(internal quantum efficiency)，以及取決於與元件內部層間介面或鄰接空氣之結構介質所造成的光學現象相關的萃取效率(extraction efficiency)。當LED內部材料的光電轉換結構已滿足最佳的內部量子效率後，便需增加萃取效率以更提升發光二極體的發光效率，其中包括有：(1)避免材料本身的吸收和電流分佈不均，可利用厚的電極層或做歐姆接觸層來平均電流分佈；(2)降低光學折射能量損失(Fresnel Loss)，考量電磁波反射能量會與不同入射角和波長有關聯，入射的電磁波不一定能將能量完全傳遞到另一介質裡面；(3)減少疏密介質間的全反射發生，避免光子在結構介面的全反射致使光被侷限在元件內部，最後會被所侷限的各層結構吸收而降低發光二極體效能。傳統上，發光二極體存在著低光萃取效率，是因為在空氣與半導體的介面存在一個高折射係數差，所以光子由元件內部朝空氣介質發光時往往只有少部分的光可以從表面逃脫。

因此有多數研究團隊提出於半導體材料表面加工之方式，利用形成結構化表面使光子朝著萃取角逃脫和減少內部全反射，使更多光子可以漫射形式朝空氣介質發光；如2003年Journal of Applied Physics中C. Huh等人於vol.93之pp.9283-9385所揭露之「Improved light-output and electrical performance of InGaN-based light-emitting diode by microroughening of the p-GaN surface」，係使用氮化鎵之電流擴散層形成結構化表面；另如2005年IEEE Photonics Technology Letters中G.M. Wu等人於VOL.17之NO.5所揭露之「Design and simulation in GaN based light emitting diodes using focused ion beam generated photonic crystals」，係於氮化鎵表面形成光子晶體之結構化表面；另如2008年Applied Surface Science中L.C. Chen等人於vol.254之pp.6586-6589所揭露之「GaN-based light-emitting diode with ZnO nanotexture layer prepared using hydrogen gas」，係以氫氣於氮化鎵上成長氧化鋅當作粗化層；另如2009年Applied Physics Letters中T.K. Kim等人於vol.94之pp.161107-1-161107-3所揭露之「GaN-based light-emitting diode with textured indium tin oxide transparent layer coated with Al2O3」，係使用Al2O3粉末在透明電極表面進行粗化；或者，如2010年IEEE Photonics Technology Letters中C.C. Lin等人於vol.22之pp.1132-1134所提出之「Enhanced light extraction mechanism of GaN-based light emitting diodes using top surface and side-wall nanorod array」，即以自催性氣-液-固生長原理(self-catalyst vapor-liquid-solid mechanism)形成粗化層。然，對於氮化鎵為主的發光二極體材料而言，於氮化鎵結構上進行表面粗化過程中，往往會造成氮化鎵表面的材料劣化，甚至發生局部電性崩潰現象；即使將額外的晶體或粗化介質成長於氮化鎵表面，亦容易因製程溫度因素而造成發光二極體之接觸電極因受熱變形而擴散的現象，或者改變已製成之半導體材料特性，甚至降低LED的內部量子效應，反而無法有效提高發光效率。

有鑑於此，本發明人更積極於以氮化鎵為主材料的發光二極體元件上，期能於顧及材料特性及製程條件下，以最低的製程成本提出最佳製程方式，有效提高發光二極體之發光效率。

本發明之主要目的在於提供一種提高發光二極體發光效率之方法，係以最低的製程成本及最佳製程條件有效提高以氮化鎵為主材料的發光二極體之光萃取效率以及發光效率。

為達成上述目的，本發明提供一種提高發光二極體發光效率之方法，所述發光二極體係使用氮化鎵材料形成之一發光層，並具有透明之一導電層設於該發光二極體之發光方向上，所述方法包含有以下步驟：

a.　提供一稀釋之酸性溶液及一透明金屬氧化物半導體；

b.　將該透明金屬氧化物半導體之粉末溶解於該酸性溶液且達到飽和，以形成一成長溶液；

c.　提供一恆溫槽使該恆溫槽維持攝氏23～30度範圍內之溫度，並於該恆溫槽中置入該成長溶液，且靜置上述發光二極體於該成長溶液中；以及，

d.　監控該發光二極體之導電層上形成之一金屬氧化物半導體薄膜，使經特定時間或達特定厚度後形成一粗化層。

因此本發明透過以適當的酸性溶液與金屬氧化物半導體之混合成長溶液，在室溫條件中以如上述實施例之簡易且低溫之成長粗化層方式，應用在以氮化鎵為主之發光二極體上，形成具有粗化層之發光二極體，即可使光子從發光層發出後，由於導電層與空氣之間具有粗化層可改變光子的出光角，使更多的光子逃脫而增加光的散射與漫射機率，因此具有高發光強度且更好的發散角度，進而提升萃取效率乃至發光效率；因而不需要如習用透過昂貴的設備或者複雜的方式來達到使氮化鎵為主之發光二極體表面具有粗化效果。

上述提高發光二極體發光效率之方法中，該金屬氧化物半導體更為具有纖維鋅礦結構及壓電特性之直接能隙半導體。較佳者，該金屬氧化物半導體及該酸性溶液係分別為氧化鋅及鹽酸稀釋液。最佳者，步驟d中，監控該金屬氧化物半導體薄膜之形成時間大於50分鐘且小於或等於60分鐘，該金屬氧化物半導體薄膜之厚度大於300nm。或者，該金屬氧化物半導體薄膜之成長速度介於每分鐘64至68之間。或者，步驟b中，維持該成長溶液之PH值介於4至5.5之間。更佳者，步驟d中，監控該金屬氧化物半導體薄膜之厚度大於300nm，且監控該金屬氧化物半導體薄膜之表面型態使具有特定之平均粗糙度。

上述提高發光二極體發光效率之方法中，步驟b中，更維持該成長溶液於特定之PH值範圍內，當超出所述PH值範圍則更加入該酸性溶液及該金屬氧化物半導體之粉末且達到飽和。較佳者，步驟b中，維持該成長溶液之PH值介於4至5.5之間。

上述提高發光二極體發光效率之方法中，步驟d中，更監控該金屬氧化物半導體薄膜之厚度大於300nm，且監控該金屬氧化物半導體薄膜之表面型態使具有特定之平均粗糙度。較佳者，監控該金屬氧化物半導體薄膜之方法包括有：以場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope，SEM)觀看氧化鋅薄膜的俯視圖(Top view)以及剖面圖(Cross-section)；以原子力顯微鏡(Atom Force Microscope，AFM)分析沉積的氧化鋅薄膜之表面粗糙程度；以及，以薄膜測厚儀測量氧化鋅薄膜之剖面相對高度。最佳者，監控該金屬氧化物半導體薄膜之方法更有以光激發螢光量測光譜中的頻譜分佈。

本發明提供另一種提高發光二極體發光效率之方法，所述發光二極體係具有一發光層，該發光層為以氮化銦鎵/氮化鎵製成的多重量子井(multiple quantum well)結構，且該發光層上先後疊置有一P型氮化鎵層及一導電層，所述方法包含有以下步驟：將該發光二極體置入一成長溶液，該成長溶液為以鹽酸稀釋液及氧化鋅粉末混成至特定PH值範圍之飽和鹽酸溶液；以及，維持該成長溶液為攝氏23～30度範圍內之溫度，經特定時間或監控該發光二極體之導電層上形成達特定厚度之一粗化層。

上述提高發光二極體發光效率之方法中，更監控該粗化層之形成時間大於50分鐘且小於或等於60分鐘，該粗化層之厚度大於300nm。較佳者，該粗化層之成長速度介於每分鐘64至68之間。或者，維持該成長溶液之PH值介於4至5.5之間。

上述提高發光二極體發光效率之方法中，更監控該粗化層之厚度大於300nm，且監控該粗化層之表面型態使具有特定之平均粗糙度。較佳者，監控該金屬氧化物半導體薄膜之方法包括有：以場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope，SEM)觀看氧化鋅薄膜的俯視圖(Top view)以及剖面圖(Cross-section)；以原子力顯微鏡(Atom Force Microscope，AFM)分析沉積的氧化鋅薄膜之表面粗糙程度；以及，以薄膜測厚儀測量氧化鋅薄膜之剖面相對高度。

以下，茲配合圖示列舉若干較佳實施例，用以對本發明之結構、製作與功效作詳細說明。然而，本發明各實施例僅用於說明以特定結構及製作方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍；圖式中，各元件的形狀或大小僅為方便標示之用，並非用以侷限本發明的結構。

請參閱如第一圖所示，為本發明所例舉應用之一上發光型發光二極體1，具有由下往上依序堆疊之一基板10、一緩衝層20、一N型氮化鎵層30、一發光層40、一P型氮化鎵層50及一導電層60；發光二極體1係使用氮化鎵為主材料形成發光層40，再與其餘各層以最適材料結構所搭配形成，且使各層及各層之間的能階反應可達到最佳內部量子效應為主，因此並不限定包括發光層40在內的各層可能應用結構。以本實施例所應用者，使發光層40為以氮化銦鎵/氮化鎵製成的多重量子井(multiple quantum well)結構，則以氮化鎵摻雜矽的N型半導體材料形成該N型氮化鎵層30，並以氮化鎵摻雜鎂的P型半導體材料形成該P型氮化鎵層50；其餘各層的較佳適用結構分述如下：緩衝層20之設置可作為於基板10上成長氮化鎵以形成該N型氮化鎵層30時，用以降低氮化鎵與基板之間的晶格不匹配，亦可提供後續製程各層得以維持平整的表面，避免電壓施加於發光二極體1時於不平整的部位因電場強度增加而產生電荷累積，進而造成發光二極體1局部電壓崩潰的機制，更可避免該發光層40因製程厚度不均造成發光二極體1操作時發生局部劣化之現象。

基板10之材料結構可基於發光二極體1之上發光特性而以光學特性為考量，使用透明材質或反射材質或透明材質更與反射材質之結合，因而使發光層40之電光反應朝基板10發出之光子可自基板10反射再經由導電層60出射。

導電層60為透明導電材料所製成，如本實施例所提供之氧化銦錫材料，並於局部表面設置一陽極接觸電極70，作為該發光二極體1之電洞輸入傳導結構。至於發光二極體1之電子輸入傳導結構，由於需於N型氮化鎵層30上形成傳導結構，因此使用如電感式耦合電漿-反應性離子蝕刻(ICP-RIE)等非等向性的縱向蝕刻方式，自導電層60經P型氮化鎵層50及發光層40蝕刻出裸露之側壁，因此可於露出之N型氮化鎵層30設置一陰極接觸電極80。各該陽極及陰極接觸電極70、80可以如電子束蒸鍍等具有高對準度的金屬鍍膜方式形成，且若以考量導電性及與空氣接觸之氧化因素下，可更為如本實施例所提供之由Cr/Pt/Au組合之多層金屬材質所製成。

當備製完成上述發光二極體1之主要元件結構後，即對發光二極體1進行結構化表面的製作，形成如第二圖所示於導電層60表面更設有一粗化層90之一發光二極體2，請參閱如第三圖所示，該發光二極體2之詳細製作流程如下：

a.　提供一稀釋之酸性溶液及一粉末狀之透明金屬氧化物半導體，使金屬氧化物半導體於酸性溶液中為具有高溶解度、反應速度快且不會產生有毒反應生成物者；以本實施例所提供之金屬氧化物半導體，係為如氧化鋅等具有纖維鋅礦結構及壓電特性(Piezoelectric)之直接能隙半導體，且由於氧化鋅溶解於強酸的溶解度最高，因此本實施例所例舉之酸性溶液係以鹽酸稀釋液為較佳。其中鹽酸及氧化鋅之反應機制為：

b.　將氧化鋅粉末溶解於鹽酸稀釋液且達到飽和以形成飽和鹽酸溶液，並且控制飽和鹽酸溶液之PH值介於4至5.5之間，使氧化鋅粉末有最佳溶解度及形成上述最佳型態之粗化層90；若飽和鹽酸溶液之PH值超出上述範圍，則再重新加入鹽酸稀釋液及氧化鋅粉末並混成至上述PH值範圍之飽和鹽酸溶液。

c.　將飽和鹽酸溶液中剩餘未溶解的氧化鋅粉末過濾後，形成用以成長上述粗化層90之氧化鋅成長溶液。

d.　在一恆溫槽3中置入上述氧化鋅成長溶液4，配合第四圖參照，較佳者使恆溫槽3維持攝氏23～30度範圍內之室溫環境，最佳者係以氧化鋅成長溶液4於恆溫槽3內部維持實質上與平均室溫相同的溫度。

e.　靜置發光二極體1於成長溶液4中，使沈積氧化鋅薄膜900於發光二極體1之導電層60上；因氧化鋅飽和鹽酸溶液裡包含著Zn²⁺ 、Zn(OH)₂ 、Zn(OH)₄ ² -與ZnO₂ ^2- ，可經由以下反應機制形成氧化鋅薄膜：

f.　當氧化鋅薄膜900成長經特定時間或至特定厚度即取出發光二極體1，並清洗發光二極體1上導電層60表面以外之殘留物，僅保留導電層60上所成長之氧化鋅薄膜900以形成具有表面粗化層90之該發光二極體2；本實施例在配合各分析儀器及模擬計算的結果下，以多種PH值的飽和鹽酸溶液所沈積的氧化鋅薄膜900之成長速度介於每分鐘50至70之厚度，因此發光二極體1於恆溫槽3之靜置時間大於50以至60分鐘即可具有300nm以上的粗化層90。

本發明更提供用以分析氧化鋅薄膜900成長厚度及型態之多種分析儀器，包括有光激發螢光(Photoluminescence，PL)、場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope，SEM)、原子力顯微鏡(Atom Force Microscope，AFM)及薄膜測厚儀(α-step)，其中藉由光激發螢光量測光譜中的頻譜分佈可以得之材料的能隙大小、薄膜的組成成份和缺陷，以場發射掃描式電子顯微鏡觀看氧化鋅薄膜的俯視圖(Top view)以及剖面圖(Cross-section)，以原子力顯微鏡分析沉積的氧化鋅薄膜之表面粗糙程度，並由薄膜測厚儀以機械移動方式測量氧化鋅薄膜之剖面相對高度。

本發明所例舉以鹽酸之酸性溶液及氧化鋅之金屬氧化物半導體而成長出具有粗化層90之發光二極體2，係基於如上述各式之反應機制而搭配之組合，舉凡任何具有氧化鋅特性之金屬氧化物半導體以及具有氧化鋅與鹽酸反應功效之等同酸性溶液皆為本發明所應用之範疇，因而不以上述實施例態樣為限。根據上述各式反應機制可知，高濃度的氧化鋅與鹽酸混合之成長溶液使Zn(OH)₂ 、Zn(OH)₄ ^2- 、Zn²⁺ 與ZnO₂ ^2- 濃度增加並使氧化鋅薄膜有高的成長速率，因此本實施例所提供成長溶液具有如第五圖所示之鹽酸濃度相對於氧化鋅薄膜的成長速率關係，其中具有最佳表面型態的粗化層90所適用的飽和鹽酸溶液係使氧化鋅薄膜之成長速度介於每分鐘64至68之間，尤以靜置時間達60分鐘可得粗化層90將近400nm厚度且具有平均粗糙度在16.26 nm之最佳表面型態。

請參閱如第六圖A及B所示，相較本實施例所提供以成長溶液形成粗化層於發光二極體1上時，無粗化層發光二極體1之順向電壓曲線V0及發光強度曲線I0分別明顯可見在相同驅動電流下皆具有最小的順向電壓及發光強度；請參閱如第七圖所示，係為不同粗化層所量測之平均粗糙度於固定驅動電流下(如20mA)之發光強度變化曲線，其中不到10nm平均粗糙度的粗化層已經較無粗化層的發光二極體1之光強度I0為高，甚至具有最佳平均粗糙度(16.26 nm)的光強度IM相較於無粗化層的發光二極體1之光強度I0係有高出將近50%的差異。

值得一提的是，本實施例所提供成長溶液PH值在4-5.5之間會形成表面粗糙之凸塊狀(bump-liked)氧化鋅薄膜，至於成長溶液的PH值增加或減少，則因影響成長速率而成長出簇狀(cluster-liked)或薄片狀(flake-liked)粗糙表面；亦即，平均粗糙度是隨著鹽酸濃度變高而增加的，鹽酸濃度高將會導致成長速率變快，主要是因為大量的氧化鋅粉末溶解在高濃度的鹽酸結果會帶來高的成長速率，因此當增加鹽酸濃度使成長溶液PH值低至4，會成長出簇狀的氧化鋅薄膜，而當減少鹽酸濃度使成長溶液PH值增加到5.5，會成長出平均粗糙度較小的簇狀或薄片狀的氧化鋅薄膜。因此由第六圖B以及第八圖可知，相較於當鹽酸濃度高至1.72M(PH值約為4)以及低至7.09M(PH值約為5.5)時，成長溶液PH值介於4至5.5之間所形成凸塊狀之氧化鋅薄膜之粗化層比形成簇狀或薄片狀有更高的發光強度，因而更能有效提升氮化鎵藍色發光二極體之效率。

請參閱如第九圖所示，為本實施例所提供成長溶液在不同鹽酸濃度的成長條件下，所形成具有粗化層之發光二極體以固定驅動電流所得的電激發光(EL)光譜；其中，所有的鹽酸濃度對應的光譜峰值幾乎都落在相同波長，證明額外成長之粗化層並不影響發光二極體的光譜特性，且光譜峰值顯示之激發強度與鹽酸濃度之關係符合第六圖B以及第八圖之發光強度特性。請參閱如第十圖所示，為本實施例所提供成長溶液在不同鹽酸濃度的成長條件下，所形成具有粗化層之發光二極體以固定驅動電流所得的發散角量測；其中，相較於無粗化層的發光二極體的發光強度I0，所有的鹽酸濃度之成長溶液對應的發光二極體不但有較高的發光強度且具有更廣的發散角，使本發明所提供具有粗化層的發光二極體更適於作為光電產品之背光源。

由上述可知，由於無粗化層之發光二極體1與具有粗化層之發光二極體2內部係為相同之光電轉換結構，使內部量子效率會相近，因此本發明透過以適當的酸性溶液與金屬氧化物半導體之混合成長溶液，在室溫條件中以如上述實施例之簡易且低溫之成長粗化層方式，應用在以氮化鎵為主之發光二極體1上，形成具有粗化層90之發光二極體2，即可使光子從發光層40發出後，由於導電層60與空氣之間具有粗化層90可改變光子的出光角，使更多的光子逃脫而增加光的散射與漫射機率，因此具有高發光強度且更好的發散角度，進而提升萃取效率乃至發光效率；因而不需要如習用透過昂貴的設備或者複雜的方式來達到使氮化鎵為主之發光二極體表面具有粗化效果。

綜上所陳，本發明於前述實施例中所揭露的構成元件及對應之適用結構與製作方法，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效功能元件及對應之適用結構與製作方法，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋而不在此限。

1、2．．．發光二極體

3．．．恆溫槽

4．．．成長溶液

10．．．基板

20．．．緩衝層

30．．．N型氮化鎵層

40．．．發光層

50．．．P型氮化鎵層

60．．．導電層

70．．．陽極接觸電極

80．．．陰極接觸電極

90．．．粗化層

900．．．氧化鋅薄膜

第一圖為本發明所應用之發光二極體之結構示意圖；

第二圖為本發明最佳實施例所形成之發光二極體之結構示意圖；

第三圖為本發明所提供形成上述發光二極體之流程圖；

第四圖為本發明所提供形成上述發光二極體之裝置示意圖；

第五圖為本發明所形成發光二極體之鹽酸濃度相對於氧化鋅薄膜的成長速率關係；

第六圖A、B分別為本發明所形成發光二極體在不同鹽酸濃度的成長條件下，相較於習用發光二極體之順向電壓曲線分佈及發光強度曲線分佈；

第七圖為本發明所形成發光二極體之不同粗化層所量測之平均粗糙度於固定驅動電流下之發光強度變化曲線；

第八圖為本發明所形成發光二極體於不同成長溶液PH值範圍下相較於習用發光二極體之發光強度曲線分佈；

第九圖為本發明所形成發光二極體在不同鹽酸濃度的成長條件下，相較於習用發光二極體之電激發光光譜；

第十圖為本發明所形成發光二極體在不同鹽酸濃度的成長條件下，相較於習用發光二極體之發光強度及發散角之分佈。

Claims

一種提高發光二極體發光效率之方法，所述發光二極體係使用氮化鎵材料形成之一發光層，並具有透明之一導電層設於該發光二極體之發光方向上，所述方法包含有以下步驟：a.　提供一稀釋之酸性溶液及一透明金屬氧化物半導體；b.　將該透明金屬氧化物半導體之粉末溶解於該酸性溶液且達到飽和，以形成一成長溶液；c.　提供一恆溫槽使該恆溫槽維持攝氏23～30度範圍內之溫度，並於該恆溫槽中置入該成長溶液，且靜置上述發光二極體於該成長溶液中；以及，d.　監控該發光二極體之導電層上形成之一金屬氧化物半導體薄膜，使經特定時間或達特定厚度後形成一粗化層。
如請求項1所述提高發光二極體發光效率之方法，該金屬氧化物半導體為具有纖維鋅礦結構及壓電特性之直接能隙半導體。
如請求項2所述提高發光二極體發光效率之方法，該金屬氧化物半導體及該酸性溶液係分別為氧化鋅及鹽酸稀釋液。
如請求項3所述提高發光二極體發光效率之方法，步驟d中，監控該金屬氧化物半導體薄膜之形成時間大於50分鐘且小於或等於60分鐘，該金屬氧化物半導體薄膜之厚度大於300nm。
如請求項3所述提高發光二極體發光效率之方法，該金屬氧化物半導體薄膜之成長速度介於每分鐘64至68之間。
如請求項1所述提高發光二極體發光效率之方法，步驟b中，維持該成長溶液於特定之PH值範圍內，當超出所述PH值範圍則更加入該酸性溶液及該金屬氧化物半導體之粉末且達到飽和。
如請求項3或6所述提高發光二極體發光效率之方法，步驟b中，維持該成長溶液之PH值介於4至5.5之間。
如請求項1所述提高發光二極體發光效率之方法，步驟d中，監控該金屬氧化物半導體薄膜之厚度大於300nm，且監控該金屬氧化物半導體薄膜之表面型態使具有特定之平均粗糙度。
如請求項8所述提高發光二極體發光效率之方法，所述監控該金屬氧化物半導體薄膜之方法包括有：以場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope，SEM)觀看氧化鋅薄膜的俯視圖(Top view)以及剖面圖(Cross-section)；以原子力顯微鏡(Atom Force Microscope，AFM)分析沉積的氧化鋅薄膜之表面粗糙程度；以及，以薄膜測厚儀測量氧化鋅薄膜之剖面相對高度。
如請求項9所述提高發光二極體發光效率之方法，其中，監控該金屬氧化物半導體薄膜之方法更有以光激發螢光量測光譜中的頻譜分佈。
一種提高發光二極體發光效率之方法，所述發光二極體係具有一發光層，該發光層為以氮化銦鎵/氮化鎵製成的多重量子井(multiple quantum well)結構，且該發光層上先後疊置有一P型氮化鎵層及一導電層，所述方法包含有以下步驟：將該發光二極體置入一成長溶液，該成長溶液為以鹽酸稀釋液及氧化鋅粉末混成至特定PH值範圍之飽和鹽酸溶液；以及，維持該成長溶液為攝氏23～30度範圍內之溫度，經特定時間或監控該發光二極體之導電層上形成達特定厚度之一粗化層。
如請求項11所述提高發光二極體發光效率之方法，監控該粗化層之形成時間大於50分鐘且小於或等於60分鐘，該粗化層之厚度大於300nm。
如請求項12所述提高發光二極體發光效率之方法，該粗化層之成長速度介於每分鐘64至68之間。
如請求項12所述提高發光二極體發光效率之方法，維持該成長溶液之PH值介於4至5.5之間。
如請求項11所述提高發光二極體發光效率之方法，監控該粗化層之厚度大於300nm，且監控該粗化層之表面型態使具有特定之平均粗糙度。
如請求項15所述提高發光二極體發光效率之方法，所述監控該粗化層之方法包括有：以場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope，SEM)觀看氧化鋅薄膜的俯視圖(Top view)以及剖面圖(Cross-section)；以原子力顯微鏡(Atom Force Microscope，AFM)分析沉積的氧化鋅薄膜之表面粗糙程度；以及，以薄膜測厚儀測量氧化鋅薄膜之剖面相對高度。