[发明专利]一种发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，尤其是指一种带有全反射层的发光二极管。

背景技术

发光二极管由于是直接将电转化光而具有较高的发光效率，此外，它还具有寿命长、响应时间短、环保、安全等优点，可应用于光学显示、交通、通讯、照明及医疗等领域。

如图1所示，是一种普通发光二极管的结构，在衬底1上设置过渡层2，在过渡层2远离衬底1的一侧设置第一半导体层3，第一半导体层3远离过渡层2的一侧包括第一接触面301和第二接触面302，第一接触面301上设置第一电极4，第二接触面302上设置有源层5，有源层5远离第一半导体层3的第二接触面302的一侧设置第二半导体层6，第二半导体层6远离有源层5的一侧设置第二电极接触层7，第二电极接触层7远离第二半导体层6的一侧设置第二电极8。

由于发光二极管材料折射率的值是在2.2至3.8之间，其折射率非常大，而其封装材料的折射率约为1.5，与发光二极管材料折射率相比明显偏低，这就使得发光二极管的出光效率很低，一般来说在4％至12％之间，大部分光被束缚在了发光二极管的内部。如何提高发光二极管的出光效率成为其大规模使用的重要技术。

一种提高发光二极管出光效率的方法是将出光表面进行粗化处理。如图2所示，它是先在第二半导体层6的表面撒些聚苯乙烯或者二氧化硅或氮化硅等材料组成的微球，然后采用反应离子刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀等技术在第二半导体层6的表面进行刻蚀，形成粗化接触面601，再覆盖第二电极接触层7，这样可以将出光效率提高了9％至30％。这种方法的不足之处是它恶化了电流的分布，减低了内量子效率。

另一种方法是将出光表面做成光子晶体形状，如图3所示，它是在第二半导体层6的与第二电极接触层7的接触部分做成了光子晶体形状接触面602。该方法虽然能够有效提高出光效率，但刻蚀深度有限，且制作成本较高。

传统分布布拉格反射也能有效的提高出光效率，如图4所示，它是在衬底1远离过渡层2的底部设置布拉格反射层9，将从衬底1的底部射出发光二极管的光线反射回发光二极管中，从而增加发光二极管出光面的出光效率，但其仅能对与布拉格反射面法线成较小角度的入射光线起到有效的反射，当入射光线远离布拉格反射面法线时，布拉格反射层不会对该入射光线进行反射，甚至会增强该光线的入射，因此减弱了出光效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带有非平面全反射层的发光二极管，使得有源层发出的光线能够被该非平面全反射层反射，从而提高发光二极管的出光效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种发光二极管，包括依次叠加的衬底、过渡层、第一半导体层、有源层和第二半导体层，在有源层远离第二半导体层的方向设置有非平面的全反射层。

本发明的有益效果是：在有源层远离第二半导体层的方向设置的非平面的全反射层，可将入射到非平面全反射层的光进行全方位反射，缩短光线路径，减低光吸收比例，从而提高发光二极管的出光效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下限定。

进一步，所述发光二极管包括侧向结构发光二极管、垂直结构发光二极管或者倒装结构发光二极管。

进一步，在所述全反射层和衬底之间设置有缓冲层。

进一步，所述缓冲层材料为SiO₂、TiO₂、Si、SiN_x、ZnO、ZrO₂中的一种或者一种以上的组合。

进一步，所述全反射层设置于第一半导体层和有源层之间。

进一步，所述全反射层由至少一层第一折射率材料层和至少一层第二折射率材料层交替叠加构成，所述第一折射率材料层的折射率小于第二折射率材料层的折射率。

进一步，所述第一折射率材料层的层数和第二折射率材料层的层数分别为1至15层。

进一步，所述第一折射率材料层和第二折射率材料层的厚度为0.05μm至5μm。

进一步，所述第一折射率材料为SiO、SiO₂中的一种或者一种以上的组合。

进一步，所述第二折射率材料为TiO₂、Si、SiN_x、ZnO、ZrO₂中的一种或者一种以上的组合。

进一步，所述第一折射率材料为GaN、ZnO、ZrO₂、InGaN、AlInGaN中的一种或者一种以上的组合；所述第二折射率材料为GaN、Si、InGaN、AlInGaN中的一种或者一种以上的组合。

进一步，所述衬底材料为蓝宝石、SiC、Si或者GaN。