[实用新型]发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管，特别是涉及一种红外发光二极管的结构。

背景技术

与传统光源相比，发光二极管具备众多优点，如工作电压低，能效高，体积小，还可以产生可调的定向光。这些优点使得发光二极管的应用越来越广泛，尤其是大功率的红外发光二极管，更是因其发光功率高、波长较长、易于衍射，穿透云雾的能力强的特点，被广泛应用在测距、定向、夜视、空间通讯等领域，得到了越来越多的发展。

发光二极管的核心部分为其外延结构，将某种材料做成的衬底放在外延炉里，通入一定的气体化合物，在高温下，发生热解反应，生成III-V或II-VI族化合物沉积在衬底上，生长出厚度仅几微米的化合物半导体外延层，即是我们所说的外延结构。

例如，图1示出现有的940nmGaAs红外大功率发光二极管的外延结构。详细地说，在衬片层101的上面自下而上地依次形成有N+GaAs衬底102、N-GaAs缓冲层103、N-AlGaAs/GaAs布拉格反射(DBR，即Distributed BraggReflector)层104、AlGaAs/InGaAs量子阱有源层105和P+GaAs帽层106。

对于这样的外延结构来说，当实际使用时，由于同空气接触的界面中的半导体材料与空气的高折射率低(GaAs的折射率为3.5左右，空气为1)，导致发光二极管的出射角较小，光线大部分都没有散射出去，导致光提取率较低，因此发光效率非常低，在空气界面下的效率大约只有2％。

另外，专利文献1公开了一种发光二极管的外延结构，该外延结构中具有至少两套布拉格反射体，其中一套布拉格反射体用于反射谱覆盖发光二极管辐射光，另一套布拉格反射体在经过氧化后反射谱覆盖发光二极管辐射光。由于氧化后的布拉格反射体具有很高的反射率及反射谱宽度，这种外延结构的发光效率得到一定提高。但是，这种外延结构也存在如下问题，即，由于各套布拉格反射体是紧挨着的，这两套布拉格反射体实际上是一层，其发光二极管的出光效率比单层的布拉格反射体仅提高了1.1～1.2倍，并且只对400～700nm的可见光有作用。因此，这种结构的发光二极管的外延结构由于大功率红外发光二极管实际应用的要求，需要尽可能的提高光转化率，因此，需要一种新的发光二极管外延结构并没有很好地解决发光效率低下的问题。

专利文献1：中国专利公开第CN1567603号

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有发光二极管中存在的上述问题点而提出的，其目的在于提供一种发光效率高的发光二极管。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的一种发光二极管，其特征在于，在衬片层的上面自下而上地形成有N+GaAs衬底、N-GaAs缓冲层、N-AlGaAs/GaAs布拉格反射层、AlGaAs/InGaAs量子阱有源层、P-AlGaAs/GaAs布拉格反射层和P+GaAs帽层。

另外，优选的结构是，所述AlGaAs/InGaAs量子阱有源层的厚度为940～960nm。

此外，优选的结构是，所述P-AlGaAs/GaAs布拉格反射层的厚度为2μm～3μm。

另外，优选的结构是，所述P+GaAs帽层的厚度为0.5～1.5μm。

根据如上所述的实用新型，在AlGaAs/InGaAs量子阱有源层的两侧各设置一层布拉格反射层，反射自有源层发出的光，增强了反射效率；同时，该N-AlGaAs/GaAs布拉格反射层和P-AlGaAs/GaAs布拉格反射层构成了标准的法布里-珀罗谐振腔，该谐振腔能够对自有源层发出的光进行调制，使得更多的光能量达到能发射出来的发射角，谐振腔选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大对象，而把其他频率和方向的光加以抑制，最终提高了出光效率。

附图说明

图1是表示现有的发光二极管的具体结构的示意图。

图2是表示本实用新型涉及的发光二极管的具体结构的示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细说明本实用新型涉及的具体实施方式。

由于发光二极管属于自发光设备，因此提高发光二极管的转换效率的关键是最大限度提高光提取率。但是，在外延结构与空气接触的界面中，由于半导体材料与空气的高折射率低，因此光线在发光二极管内部会发生全反射，光的很大部分被留在发光二极管内部，因此光出射率很低。