[发明专利]采用衍射图样的发光二极管器件

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种利用光衍射来提高出光效率的发光二极管器件，即采用图案化蓝宝石衬底，无需在衬底上形成高度的凹凸，照样可以制作出高亮度的发光二极管器件。

背景技术

出光效率的提高，是获得高亮度发光二极管所必须解决的问题。尤其是采用高折射率物质的氮化镓系发光二极管，迄今为止已试用了多种方法来提高出光效率。其中最具代表性的方法有：增加氮化镓的表面粗糙度，侧面形成坡度，以及在用于外延生长的衬底表面形成凹凸来提高出光效率等等。

现常用的技术是在衬底上形成凹凸，从而达到提高出光效率的目的。通常，由于凹凸的高度为发光波长的几十倍左右，不仅给衬底制作带来困难，而且在衬底上生长薄膜时，由于存在凹凸的侧面生长边界层而导致非常高的器件不合格率。另外，凹凸衬底上薄膜的生长厚度大于平面衬底上薄膜的生长厚度，导致大量的材料浪费，而且时间浪费也是不容忽视的重要因素。因此，通过在衬底表面形成高度凹凸，并在该凹凸面上利用反射作用提高出光效率的方式，难以实现衬底的批量生产以及在衬底上稳定生长外延片，既不能提高发光二极管的生产效率，还存在工艺时间和工艺费用增加的问题。

发明内容

本发明就是要解决上述这些问题，提出了利用光衍射改变光的方向，从而提高出光效率的方案。本发明对普遍使用的现有在衬底表面形成凹凸的方式进行改善，该方法的优点是无需在衬底上形成高度的凹凸，不仅在制作高亮度发光二极管时提高出光效率，而且简化了衬底上形成凹凸的工艺，有利于提高生产效率。

采用本发明提出的方法制作发光二极管，与衬底上形成高度凹凸、引起内部光反射来提高出光效率的现有方式，其效果表现在以下几个方面：

1)在衬底上形成凹凸的工艺变得容易。不仅提高了凹凸衬底的生产效率，还节省了制造费用。

2)与高度凹凸衬底上生长薄膜的现有技术相比，根据本发明在衬底上生长薄膜时产品的不合格率明显得到改善。由于不存在侧面生长的边界层，故使生长的薄膜层更具良好特性。

3)薄膜生长厚度比现有方法要薄，这不仅节省制造费用，还减少生长成本。另外，工艺时间的缩短提高了MOCVD设备的生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1为提高出光效率的现有发光器件结构图

图2为本发明的技术概略图

具体实施方式

图1是提高出光效率的现有方式。本发明的结构虽然类似于这种结构，但不同于形成高度的凹凸、利用反射作用的现有方式，而是如图2所示，利用光衍射仅仅改变光的路径来提高出光效率。

如图所示，利用光衍射就会达到改变部分光的路径的效果，此时，凹凸的高度只需有波长的几分之一就足够，这样衬底的制作变得很容易。

另外，由于保持了几近平面衬底的扁平度，所以在与一般平面衬底上生长外延层相同的条件之下即可生长薄膜，同时由于不存在凹凸的侧面生长边界层，从而可以大大降低薄膜生长的不合格率。

而且，作为缓冲层的薄膜层生长厚度无需太厚，不仅可以缩短薄膜生长时间，还能增加每台设备的单位产量，节省原材料费及制造费用，有利于降低生产成本。