[发明专利]具有光补偿腔的基板及以此基板形成的发光元件有效

专利信息
申请号: 200710143216.3 申请日: 2007-08-07
公开(公告)号: CN101364624A 公开(公告)日: 2009-02-11
发明(设计)人: 徐智魁;徐海文;钟宽仁 申请(专利权)人: 新世纪光电股份有限公司
主分类号: H01L33/00 分类号: H01L33/00
代理公司: 中国商标专利事务所有限公司 代理人: 万学堂
地址: 台湾省台南县善化*** 国省代码: 中国台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 有光 补偿 以此 形成 发光 元件
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种基板及以此基板形成的元件,特别是涉及一种供外延用的基板以及以此基板形成的发光元件。

背景技术

固态发光元件是新一代的人造光源,其中,发光二极管(LED)的制程技术成熟,兼且具有寿命长、省电、体积小、驱动电压低、反应速率快、辨识率高等优点,已在日常生活中随处可见其踪影应用。

参阅图1,一般,发光二极管1包括一块基板11、一层外延形成在该基板11上的量子单元12,及二片可提供电能的电极14。

该块基板11一般是由晶格常数与该量子单元相匹配的材料,例如蓝宝石、氧化铝等构成,呈矩形板状而具有一平坦的上表面111。

该层量子单元12是以氮化镓系的半导体材料自该基板11上表面111向上外延形成,具有一层与该上表面111连接且包括有一块中央区124及一块环围该中央区124的外环区125的第一型披覆层121(即n cladding-layer)、一层自该第一型披覆层121的中央区124顶面向上形成的活性层123(active layer)、一层自该活性层123顶面向上形成的第二型披覆层122(即p cladding-layer),及一层以透明且可导引电流横向扩散流通的材料(例如铟锡氧化物(ITO))形成在该第二型披覆层122上的电流扩散层126,该第一、二型披覆层121、122相对该活性层123形成量子能障而可以光电效应产生光子,电流扩散层126可使电流水平横向均匀地扩散流通后再垂直通过该第一、二型披覆层121、122与活性层123,进而提升发光效率,该量子单元12的第一型披覆层121的中央区124、活性层123、第二型披覆层122,以及形成在该第二型披覆层122上的电流扩散层124构成元件主要向外发光的平台区100(即mesa)。

该二电极14是以例如铜、银等金属及/或其合金构成,彼此相对远离地设于该发光二极管1的两对角角落,并分别与该量子单元12的第一型披覆层121以及该电流扩散层126殴姆接触,而可对该量子单元12提供电能使该量子单元12产生光。

当自该二电极14施加电能时,电流自该片与电流扩散层126相欧姆接触的电极14经过该电流扩散层126横向水平分散流通后,垂直向下扩散流通过第一、二型披覆层121、122、活性层123而以光电效应产生光子,进而使该发光二极管1发光。

由于晶格结构较佳的量子单元内部量子效应产生光子的效率也会较佳,所以一般为了外延成长出品质较佳的量子单元,都会要求基板的品质-也就是尽可能的要求基板上表面平坦无缺陷,以避免外延成长的过程中缺陷的延伸、产生,进而导致量子单元的结构不佳、产生光子的效率降低。

但是此等上表面平坦的基板虽然可以外延成长出晶体结构较佳的量子单元,但是也由于上表面的平坦,当量子单元以光电效应产生且朝向基板方向行进的光,会较易产生全反射而在元件内不断地折射与反射,不但浪费了所产生的光,也进而形成内废热而影响到元件的工作寿命。

参阅图2,另外也有文献提出随机地/或是有规则地粗化基板11’使其上表面111’变得不甚平整,使朝向基板11’方向行进的光在经过此上表面111’时,因为不平整的界面而径自穿进入基板11’中,进而减少组件内部的光产生全反射、产生内废热的机率,但是此等方式,也只是将原本朝向基板11’方向行进并在穿经该上表面111’产生全反射而导致内热形成的光,借由基板11’上表面111’的刻意粗化而可径行穿进入基板中以避免产生全反射而已,并未有效再利用此等朝向基板11’方向行进的光。

因此,若能有效改善目前基板的结构,不但有助于完整提出内部量子效应所产生的光,同时也可以提升元件整体的外部发光亮度。

发明内容

本发明的目的是在提供一种可以补偿光效应的具有光补偿腔的基板。本发明的另一目的是在提供一种具有高发光亮度与高发光效益的由具有光补偿腔的基板所形成的发光元件。

本发明一种具有光补偿腔的基板,用于外延形成一可以光电效应产生光的量子单元,该基板包括一层体、多数个环围体,及多数个中心体。

该层体具有一上表面。

该多数个环围体彼此以预定光波长四分之一的整数倍为间隔在该上表面形成规则的周期排列,并界定出多数个等边长的多边形区间。

该多数个中心体分别对应位于该等区间的中央而使环围任一中心体的环围体是对应该中心体的中心轴线呈径向对称,且环围任一中心体的多数环围体与该被环围的中心体共同形成一个可限制光产生驻波并增强光散射的光补偿腔。

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