[发明专利]复合高反射层

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，并且涉及具有高反射率接触的发光二极管和形成该接触的方法。

背景技术

发光二极管(LED)是将电能转换为光能的固态装置，并且通常包括夹在相对的n型掺杂层和p型掺杂层之间的半导体材料的一个或多个有源层。当向掺杂层施加一偏压时，空穴和电子被注入到有源层中进行重组发光。光线从有源层和LED的所有表面发射出来。

对于典型的LED，期望以最高的发光效率操作，并且可测量发光效率的一个方法是通过与输入功率相关的发射强度或每瓦流。最大化发光效率的一个方法是最大化地提取LED的有源区发射的光。对于具有单一出光(outcoupling)表面的传统LED，外量子效率可能会受到来自LED发射区的光线的全内反射(TIR)的限制。TIR可能由LED的半导体和周围环境之间的折射率的巨大差异引起。一些LED具有相对较低的光提取效率，这是因为与周围材料(如环氧树脂)的折射率相比衬底具有较高的折射率。这种差异产生了小出射锥，来自有源区的光线会从衬底通过小出射锥传输到环氧树脂中，并最终从LED封装件出射。没有出射的光会被半导体材料或反射光的表面吸收。

已经研制出不同的方法来减少TIR并改进整体光提取，其中比较流行的一个方法是表面织构。通过提供允许光子有很多机会找到出射锥的可变表面，表面织构增加了光出射几率。没有找到出射锥的光继续进行TIR，并且从织构表面以不同角度反射直至找到一出射锥。一些文章中已讨论了表面织构的优点。[参看Windisch等的Impact of Texture-Enhanced Transmission on High-Efficiency Surface Textured Light Emitting Diodes，Appl.Phys.Lett.，Vol.79，No.15，2001年10月，第2316-2317页；Schnitzer等的30％External Quantum Efficiency From Surface Textured，Thin Film Light Emitting Diodes，Appl.Phys.Lett.，Vol.64，No.16，1993年10月，第2174-2176页；Windisch等的Light Extraction Mechanisms in High-Efficiency Surface Textured Light Emitting Diodes，IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics，Vol.8，No.2，2002年3/4月，第248-255页；Streubel等的High Brightness AlGaNInP Light Emitting Diodes，IEEE Journal on Selected Topics m Quantum Electronics，Vol.8，No.2002年3/4月]。

同样属于Cree公司的美国专利第6,657,236号公开了形成于半导体层上的结构，用于提高LED的光提取。

提高光提取效率的另一个方法是提供对光进行反射的反射表面，从而帮助从LED芯片或LED封装件进行有效发射。在图1所示的典型LED封装件10中，单个LED芯片12通过焊膏粘合剂或导电性环氧树脂安装在反射杯13上。一条或多条焊线11将LED芯片12的欧姆触点连接至引线15A和/或15B，所述引线可附接于反射杯13或与之为一体。反射杯可填充有封装材料16，所述封装材料可包括波长转换材料，如磷光体。由LED发射的第一波长的光可被磷光体吸收，磷光体可响应地发射第二波长的光。然后整个组件被封装在透明的保护树脂14中，该保护树脂可被模塑成透镜的形状，以校准从LED芯片12发射的光。当反射杯13可能沿向上方向引导光时，光反射时可能会发生光学耗损。由于实际的反射体表面的反射率低于100％，一些光可能被反射杯吸收。一些金属在感兴趣的波长范围内可能具有小于95％的反射率。