[发明专利]纳米结构LED

说明书

技术领域

本发明涉及LED。具体而言本发明涉及纳米结构LED。

背景技术

基于纳米线的LED（发光二极管）包含生长在例如硅或GaN的衬底上的半导体纳米线或半导体纳米线的阵列。典型地，在这种衬底上首先生长平面缓冲层且随后在缓冲层的表面上生长纳米线的阵列。缓冲层被用作用于生长纳米线的基底层。附加地，它可以用于电流传输。缓冲层对于由LED发射的光通常是透明的。

每个纳米线从缓冲层突出并且包含在纳米线核心周围或沿着纳米线轴形成p-i-n结的多个材料区域。当电荷载流子被注入到相应的p和n区域中时，它们在i区中复合，且该复合生成光。光在每个纳米线内部随机地产生并在所有方向上发射。这种结构的一个问题在于，所产生的光的相当大的部分被浪费，因为只有一部分被沿期望方向引导。

与基于纳米线的LED关联的另一个问题为，这种结构依赖于缓冲层的电导率来将电流传输到有源区，即p-i-n结。对于大的器件，接触与LED内纳米线之间的距离会是相当大的，导致缓冲层上的电压降和电阻性损耗。载流子复合和光生成将主要地在n接触侧的接触焊盘附近发生，从而导致电流拥挤和不均匀的亮度。当将LED器件安装在向该LED器件供应电流用以生成光的载体上时，这个问题仍然存在。

pn结和p-i-n结之间的差异在于后者具有更宽的有源区。更宽的有源区允许更高的在i区中复合且因而生成光的可能性，不过pn结和p-i-n结都可以用于LED器件中的光生成。

发明内容

就能够提供具有高效率且适合大规模生产的纳米结构LED而言，现有技术存在缺陷。

本发明的目的是克服现有技术的至少其中一些缺陷。这是通过如权利要求1中限定的器件来实现的。

根据本发明的器件包含一种纳米结构LED，该纳米结构LED具有至少一个纳米线和接触装置。每个纳米线从衬底上的缓冲层突出且包含pn结或p-i-n结，并且每个纳米线的顶部部分或者至少一种纳米线选集覆盖有光反射或透明接触层。接触装置与每个纳米线的底部部分电接触，光反射或透明接触层经由pn结或p-i-n结与接触装置电接触。因而当电压施加在接触装置与光反射或透明接触层之间时，在纳米线中的有源区内产生光。用于倒装芯片结合的第一组接触焊盘在缓冲层的顶部上是分布式的且是分离的以减小平均串联电阻。

这种纳米结构LED可以安置在具有接触焊盘的载体上，所述接触焊盘对应于位于纳米线LED芯片上的p-接触焊盘和n-接触焊盘的位置，并且利用焊接、超声焊、结合（bonding）或者通过使用导电胶被附连。载体上的接触焊盘可以电连接到LED封装的适当电源引线。

本发明的一个目的是克服与倒装芯片结合LED有关的问题，即，增大效率以及减小与缓冲层中串联电阻有关的损耗。本发明的另一目的是呈现低能耗。

本发明的一个另外目的是提供一种纳米线LED，该纳米线LED包含可以被排它地且单独地寻址的一个或多个纳米线接触组。

本发明的实施例在从属权利要求中限定。当结合附图和权利要求考虑时，根据对本发明实施例的实例的下述详细描述，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得清楚。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出纳米线LED的示意性结构；

图2a）示出具有底部接触和顶部接触的纳米线LED，该顶部接触严格地限定LED的有源区，以及图2b）示出可以被排它地且单独地寻址的具有两个有源区的纳米线LED；

图3说明具有顶部接触和底部接触的纳米线LED；

图4为针对几个单独接触如何设计纳米线LED上的接触图案的建议；

图5为针对几个单独接触如何设计纳米线LED上的接触图案的另一建议；

图6示出利用p接触和n接触之间的接触凸点而结合在载体上的纳米线结构；

图7示出具有用作冷却凸缘的位于纳米线接触组之间的区域的LED器件，其中在该区域处纳米线已经被移除；

图8示出安装在具有控制电子电路的载体上的倒装芯片LED；

图9示出LED器件如何可以用作车辆中的智能前灯。

具体实施方式

将在下面描述的实施例全部是基于纳米结构LED的，且可以在WO2008048704中找到其现有技术型式。

在下面的讨论中，措词纳米结构或纳米元件旨在表示具有至少两种不大于约1μm的维度的结构。