[发明专利]具有谐振腔的发光二极管结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种LED结构，包括基板、在基板上形成的LED单元、在基板和LED单元之间形成的第一反射器层，以及在LED单元上形成的第二反射器层。所述LED单元的公共阳极层在第一反射器层上形成。所述第一反射器层、LED单元和第二反射器层被配置成共同地提供谐振腔。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月14日提交的，标题为“具有谐振腔的微型LED(Micro-LEDswith resonant cavity)”的美国临时专利申请第63/009,995号的优先权权益，本申请还要求2021年3月23日提交的，标题为“具有谐振腔的发光二极管结构及其制造方法(Lightemitting diode structure having resonant cavity and method for manufacturingthe same)”的美国正式专利申请第17/209,658号的优先权权益，其公开内容在此通过引用以整体并入。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)结构和一种制造该LED结构的方法，更具体地涉及一种具有谐振腔的LED结构及其制造方法。

背景技术

近年来，LED已经在照明应用中变得流行。作为光源，LED具有许多优点，包括更高的光效率、更低的能耗、更长的使用寿命、更小的尺寸以及更快的开关速度。

具有微型尺寸LED的显示器被称为微型LED(micro-LEDs)。微型LED显示器具有形成单个像素元件的微型LED阵列。像素可以是显示屏上的微小照明区域，可以由许多像素构成图像。换句话说，像素可以是小的离散元素，它们一起构成显示器上的图像。像素通常以二维(2D)矩阵排列，并使用点、正方形、矩形或其他形状表示。像素可以是显示器或数字图像的基本单元，并具有几何坐标。

由于微型LED的发光材料的随机发射光子，常规的微型LED具有大发射角的物理特性。当将微型LED用于需要准直发光的各种应用中时，例如虚拟/增强现实眼镜或投影仪，出光量将会显著减少，并且显示图像的对比度也将受到影响。

常规微型LED的另一缺点是所谓的红移。由于LED由直接能隙半导体制成，因此就发射光的光谱而言，它集中在由能隙定义的特定波长之内和附近。通过由连续使用引起的温度升高，带隙能量减少，发射的波长增大。之后是峰值波长向更长的波长移动(即，朝着红光的波长方向移动)，因此这种现象通常被称为红移。因此，热稳定性是使用微型LED的彩色显示器的重要问题之一。

常规微型LED的另一缺点是发光效率低。与大型LED相比，微型LED的外部量子效率相对较低。当将微型LED应用于电池供电的消费电子产品(例如智能眼镜)时，发光效率不足以满足要求。

本发明的实施例通过提供一种具有谐振腔的LED结构及其制造方法解决了上述问题，因此，可以提升出光量、减轻红移和发光效率低等缺点。

发明内容

本说明书公开了LED结构和形成该LED结构的方法的实施例。

在一个实施例中，公开了一种LED结构。该LED结构包括：基板；LED单元，其在基板上形成；第一反射器层，其在基板和LED单元之间形成；以及第二反射器层，其在LED单元上形成。LED单元的公共阳极层在第一反射器层上形成。第一反射器层、LED单元和第二反射器层被配置成共同提供谐振腔。

在另一实施例中，公开了一种LED结构。LED结构包括：基板；第一反射器层，其在基板上形成；光学腔结构，其在第一反射器层上形成；以及第二反射器层，其在光学腔结构上形成。光学腔结构由被离子注入材料所围绕的至少一个LED单元形成。

在进一步的实施例中，公开了一种制造LED结构的方法，包括：在第一基板上形成第一反射器层和半导体结构；执行离子注入操作以在半导体结构中形成隔离材料围绕至少一个光学腔单元；在半导体结构上形成第二反射器层。第一反射器层、每个光学腔单元以及第二反射器层被配置成共同提供谐振腔。