一種發光二極管，該發光二極管包括氮化鎵基板、第一型半導體層、發光層、第二型半導體層以及第一電極與第二電極。氮化鎵基板具有位于相反側的第一表面以及第二表面，且第二表面具有多個突起，突起具有一高度hμm與在第二表面上的分布密度d?cm-2滿足：9.87×107≤h2d，且h≤1.8。第一型半導體層配置于氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置于第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出的光波長的范圍為375nm至415nm。第二型半導體層配置于發光層上。第一電極配置于第一型半導體層的部分區域上以電性連接第一型半導體層，第二電極配置于第二型半導體層的部分區域上以電性連接第二型半導體層。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種發光二極管(light emitting diode,簡稱LED),且特別涉及一種可提升光粹取率(light extraction efficiency)的發光二極管。
技術介紹
發光二極管是一種半導體元件，主要是由II1-V族元素化合物半導體材料所構成。因為這種半導體材料具有將電能轉換為光的特性，所以對這種半導體材料施加電流時，其內部的電子會與空穴結合，并將過剩的能量以光的形式釋出，而達成發光的效果。一般而言，發光二極管通常是使用藍寶石(Sapphire)為磊晶基板。由于藍寶石為透明材料，使得發光二極管出光光線四散發射，無法集中利用而形成耗損。同時，四散的光線會被內部各個半導體層吸收而蓄熱，所以會降低氮化鎵發光二極管的出光亮度與效率。此外，由于發光二極管中作為磊晶層材料的氮化鎵的晶格常數與藍寶石基板的晶格常數之間存在不匹配的問題，其晶格常數不匹配的程度約為16%，致使大量的缺陷產生于晶格成長的接面，進而導致發光強度大幅衰減。再者，傳統發光二極管所使用的藍寶石基板，其散熱系數小于氮化鎵基板，容易因蓄積熱而造成發光強度的下降。另外，發光二極管中產生的光容易因氮化鎵與空氣之間的折射率差而使得僅有約4.54%的光可順利地從氮化鎵表面出射至空氣中。如此一來，低光粹取率(lightextraction efficiency) 將使得發光二極管的外部量子效率大幅降低，因此業界亟待開發一種高光粹取率的發光二極管。
技術實現思路
本專利技術提供一種發光二極管，其可改變光的全反射角度以提升光粹取率。本專利技術提供一種發光二極管，其包括一氮化鎵基板、一第一型半導體層、一發光層、一第二型半導體層以及一第一電極與一第二電極。氮化鎵基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面與第二表面位于氮化鎵基板的兩側，且第二表面具有多個突起，突起的高度為h μ m，且在第二表面上的分布密度為d 011_2，其中112(1彡9.87\107，且11彡1.8。第一型半導體層配置于氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置于第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出的光波長的范圍為375nm至415nm。第二型半導體層配置于發光層上。第一電極配置于第一型半導體層的部分區域上，第二電極配置于第二型半導體層的部分區域上。本專利技術還提供一種發光二極管，其包括一氮化鎵基板、一第一型半導體層、一發光層、一第二型半導體層以及一第一電極與一第二電極。氮化鎵基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面與第二表面位于氮化鎵基板的兩側，且第二表面具有多個突起，突起的高度為h μ m，突起在第二表面上的分布密度為d cm_2，其中h2d彡9.87X 107，且d ^ SxlO80第一型半導體層配置于氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置于第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出的光波長的范圍為375nm至415nm。第二型半導體層配置于發光層上。第一電極配置于第一型半導體層的部分區域上，第二電極配置于第二型半導體層的部分區域上。本專利技術再提供一種發光二極管，其包括一氮化鎵基板、一第一型半導體層、一發光層、一第二型半導體層以及一第一電極與一第二電極。氮化鎵基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面與第二表面位于氮化鎵基板的兩側，且第二表面具有多個突起，突起的高度為h μ m，且突起在第二表面上的分布密度為d cm_2，其中3彡h彡6，且1.5xl06 < d < 7.5xl06。第一型半導體層配置于氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置于第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出的光波長的范圍為375nm至415nm。第二型半導體層配置于發光層上。第一電極配置于第一型半導體層的部分區域上，第二電極配置于第二型半導體層的部分區域上。為讓本專利技術的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。附圖說明圖1A與IB分別為本專利技術的一實施例中一種發光二極管的剖面示意圖。圖2A為本專利技術一實施例的發光二極管中一種單一量子井發光層的剖面不意圖。圖2B為本專利技術一實施例的發光二極管中一種多重量子井發光層的剖面示意圖。圖3A至圖3E為本專利技術一實施例中一種發光二極管的制造流程剖面示意圖。圖4A為氮化鎵基板的氮面經蝕刻后所形成的一種突起圖。圖4B計算氮化鎵基板的氮面上突起高度與突起在第二表面上分布密度的輔助說明圖。圖5A至圖5F分別為本專利技術一實施例中于氮化鎵基板上形成具有不同類型的突起的實驗例。圖6A至圖6C分別繪示本專利技術的發光二極管經不同蝕刻時間所形成具有不同類型突起時的光學遠場角(far-field angle)模擬圖。圖7為本專利技術一實施例中采用不同蝕刻時間形成具有不同類型的突起的第二表面時，蝕刻時間對于發光二極管的注入電流與發光強度之間的關系。圖8A與圖SB為本專利技術表2中采用不同蝕刻時間所形成具有不同類型的突起的第二表面時，蝕刻時間對于發光二極管的遠場角的光學表現圖。圖9A與圖9B分別為本專利技術一實施例的一種發光二極管中氮化鎵基板對于光波長與穿透率之間的關系圖。主要元件符號說明200:發光二極管210:氮化鎵基板210A:第一表面210B:第二表面210b:第二表面的預定形成面 220:第一型半導體層220a:未摻雜氮化鎵層220b:第一 N型摻雜氮化鎵層220c:第二 N型摻雜氮化鎵層230:發光層230a:量子阻障層230b:量子井240:第二型半導體層240a:第一 P型摻雜氮化鎵層240b:第二 P型摻雜氮化鎵層250:第一電極260:第二電極D1、D2:厚度P:突起具體實施例方式圖1A與圖1B分別為本專利技術一實施例中一種發光二極管的剖面示意圖。請參照圖1A,發光二極管200包括一氮化鎵基板210、一第一型半導體層220、一發光層230、一第二型半導體層240以及一第一電極250與一第二電極260。氮化鎵基板210具有第一表面210A以及第二表面210B，且在本實施例中，第二表面210B例如是氮化鎵基板210的氮面。第一型半導體層220、發光層230與第二型半導體層240依序迭層于氮化鎵基板210的第一表面210A上。第一型半導體層220配置于氮化鎵基板210的第一表面210A上，發光層230則配置于第一型半導體層220的部分區域上。第二型半導體層240配置于發光層230上。此外，第一電極250配置于第一型半導體層220的部分區域上以電性連接第一型半導體層220，而第二電極260配置于第二型半導體層240的部分區域上以電性連接第二型半導體層240。當然，上述膜層的堆迭類型也可以如圖1B所示，將第一電極250與第二電極260分別設置于第二型半導體層240、發光層230、第一型半導體層220以及氮化鎵基板210所構成的迭層的相反兩側，且第一電極250位于氮化鎵基板210的第二表面210B上，本專利技術并不以此為限。在本實施例中，第一型半導體層220例如為N型半導體層，其可包含依序位于氮化鎵基板210上的未摻雜氮化鎵層220a、第一 N型摻雜氮化鎵層220b以及第二 N型摻雜氮化鎵層220c的迭層，其中第一 N型摻雜氮化鎵層220b與第二 N型摻雜氮化鎵層220c之間的差異可為厚度不同或是摻雜濃度不同。另一方面，第二型半導體層240可為P型半導體層，其可包含本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種發光二極管，包括：一氮化鎵基板，包含一第一表面以及一第二表面，分別位于該氮化鎵基板的兩側，該第二表面具有多個突起，這些突起的高度為h?μm，且在該第二表面上的分布密度為d?cm?2，其中h2d≥9.87×107，且h≤1.8；一第一型半導體層，配置于該氮化鎵基板的該第一表面上；一發光層，配置于該第一型半導體層的部分區域上，該發光層所發出的光波長的范圍為375nm至415nm；一第二型半導體層，配置于該發光層上；以及一第一電極以及一第二電極，其中該第一電極配置于該第一型半導體層的部分區域上，該第二電極配置于該第二型半導體層的部分區域上。
【技術特征摘要】
2011.11.07 TW 1001405631.一種發光二極管，包括: 一氮化鎵基板，包含一第一表面以及一第二表面，分別位于該氮化鎵基板的兩側，該第二表面具有多個突起，這些突起的高度為h μ m，且在該第二表面上的分布密度為d cm_2，其中 h2d 彡 9.87 X IO7,且 h 彡 1.8 ; 一第一型半導體層，配置于該氮化鎵基板的該第一表面上； 一發光層，配置于該第一型半導體層的部分區域上，該發光層所發出的光波長的范圍為 375nm 至 415nm ； 一第二型半導體層，配置于該發光層上；以及 一第一電極以及一第二電極，其中該第一電極配置于該第一型半導體層的部分區域上，該第二電極配置于該第二型半導體層的部分區域上。2.按權利要求1所述的發光二極管，其中該氮化鎵基板的厚度介于70μ m至120 μ m。3.按權利要求1所述的發光二極管，其中0.25 < h < 1.8。4.按權利要求1所述的發光二極管，其中8X IO8彡d彡9X109。5.按權利要求1所述的發光二極管，其中該第二表面為該氮化鎵基板的氮面。6.一種發光二極管，包括: 一氮化鎵基板，包含一第一表面以及一第二表面，其中該第一表面與該第二表面位于該氮化鎵基板的兩側，且該第二表面具有多個突起，這些突起的高度為h μ m且在該第二表面上的分布密度為d cnT2，其中h2d彡9.87X 107，且d彡8x10s ； 一第一型半導體層，配置于該氮化鎵基板的該第一表面上； 一發光層，配置于該第一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：傅毅耕，江仁豪，方彥翔，陳柏君，林佳鋒，
申請(專利權)人：財團法人工業技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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