[发明专利]锥形光子晶体发光器件

权利要求书

1.一种发光二极管，包括：

第一层，包括具有第一类型掺杂的第一半导体材料；

第二层，包括具有第二类型掺杂的第二半导体材料；和

位于第一和第二层之间的光产生层，

其中第一层具有远离光产生层的上表面和接近光产生层的下表面，且其中在光产生层中产生的光穿过第一层的上表面从发光二极管结构射出，第一层还包括第一半导体材料的自上表面的锥形或者平顶锥形突起的瓦状排列，其被具有与第一半导体材料不同折射率的材料包围，其中突起的瓦状排列和周围材料包括光子带结构，且其中突起和它们的瓦状排列包括光子准晶体瓦状图案并且所述瓦状排列的晶格节距大于或等于1.5μm，由此使得穿过上表面从发光二极管结构射出的光比朗伯光源的光更具有指向性。

2.一种发光二极管，包括：

第一层，包括具有第一类型掺杂的第一半导体材料；

第二层，包括具有第二类型掺杂的第二半导体材料；和

位于第一和第二层之间的光产生层，

其中第一层具有远离光产生层的上表面和接近光产生层的下表面，且其中在光产生层中产生的光穿过第一层的上表面从发光二极管结构射出，第一层还包括从所述上表面向光产生层延伸的第一半导体材料中的倒锥形或者倒平顶锥形缺口的瓦状排列，且包括具有与第一半导体材料不同折射率的材料，其中缺口的瓦状排列和周围第一半导体材料包括光子带结构，且其中缺口和它们的瓦状排列包括光子准晶体瓦状图案并且所述瓦状排列的晶格节距大于或等于1.5μm，由此使得穿过上表面从发光二极管结构射出的光比朗伯光源的光更具有指向性。

3.根据权利要求1或2的发光二极管，其中瓦状排列包括光子准晶体瓦状图案的重复单元。

4.根据权利要求1或2的发光二极管，其中瓦状排列包括缺陷。

5.根据权利要求1或2的发光二极管，其中突起或缺口具有大于1.0μm的直径。

6.根据权利要求1或2的发光二极管，其中突起或缺口具有大于1.5μm的直径。

7.根据权利要求1或2的发光二极管，其中突起或缺口具有大于2.0μm的直径。

8.根据权利要求1或2的发光二极管，其中突起或缺口具有大于2.5μm的直径。

9.根据权利要求1或2的发光二极管，其中瓦状排列的晶格节距大于2.0μm。

10.根据权利要求1或2的发光二极管，其中瓦状排列的晶格节距大于2.5μm。

11.根据权利要求1或2的发光二极管，其中瓦状排列的晶格节距大于3.0μm。

12.根据权利要求1或2的发光二极管，还包括邻近第二半导体材料的第二层布置的光反射器，使得第二层位于光产生层和反射器之间。

13.根据权利要求12的发光二极管，其中光产生层和光反射器之间的间隔距离包括微空腔，其增加了向第一层的上表面传播的产生光的量。

14.根据权利要求13的发光二极管，其中突起或缺口和它们的瓦状排列被配置为优化地与微空腔效应配合以进一步增强从发光二极管的光提取的效率。

15.根据权利要求1或2的发光二极管，其中穿过上表面从发光二极管结构射出的光的35％以上在与表面法线具有30°半角的锥体内。

16.根据权利要求1或2的发光二极管，其中穿过上表面从发光二极管结构射出的光的37％以上在与表面法线具有30°半角的锥体内。

17.根据权利要求1或2的发光二极管，其中穿过上表面从发光二极管结构射出的光的38％以上在与表面法线具有30°半角的锥体内。

18.根据权利要求1或2的发光二极管，其中穿过上表面从发光二极管结构射出的光的40％以上在与表面法线具有30°半角的锥体内。

19.根据权利要求1或2的发光二极管，其中穿过上表面从发光二极管结构射出的光的分布集中在与上表面成小于或等于60°的角处。

20.根据权利要求1或2的发光二极管，其中穿过上表面从发光二极管结构射出的光的分布集中在与上表面成小于或等于50°的角处。