一種高效線偏振光的led結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LED結(jié)構(gòu)，具體涉及一種高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LED)具有帶隙寬、性能穩(wěn)定、電子漂移飽和速率高等優(yōu)點(diǎn)，在高亮度發(fā)光二極管領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的市場(chǎng)前景。
[0003]GaN作為第三代半導(dǎo)體具有寬的直接帶隙、強(qiáng)的原子鍵、高的熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好等性質(zhì)和強(qiáng)的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有著廣闊的前景。但是現(xiàn)有的GAN基的LED芯片中中量子阱有源層發(fā)出光為無(wú)方向性的，因此出光率較低，因此嚴(yán)重的限制了其應(yīng)用的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)的線偏振光的出光效率高。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括GaN基的LED芯片、反射鏡、旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)及若干條形結(jié)構(gòu)的金屬Al柵，反射鏡及旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵設(shè)于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵從左到右依次平行分布。
[0006]所述GaN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片、水平結(jié)構(gòu)的LED芯片或倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片。
[0007]當(dāng)所述GAN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵及GAN基的LED芯片中的η電極均設(shè)于GAN基的LED芯片中η型GaN層的上表面，且金屬Al柵分布于GAN基的LED芯片中η電極的兩側(cè)；反射鏡設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底與P型GaN層之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層上與反射鏡相接觸的面開(kāi)設(shè)有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內(nèi)填充有旋光物質(zhì)，各圓柱形的凹槽內(nèi)的旋光物質(zhì)構(gòu)成所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)圓柱形的凹槽之間有間隙。
[0008]所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中η電極同一側(cè)的相鄰兩個(gè)金屬Al柵左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵的厚度為30nm-100nmo
[0009]當(dāng)所述GAN基的LED芯片為水平結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵與GAN基的LED芯片中的P電極均設(shè)于GAN基的LED芯片中P型GaN層的上表面，旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)與反射鏡自上到下依次設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底的下表面。
[0010]相鄰兩個(gè)金屬Al柵左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵的厚度為30nm-100nm,旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)的厚度為50nm-400nm。
[0011]當(dāng)所述GAN基的LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底的上表面，反射鏡設(shè)于GAN基的LED芯片中p電極與P型GaN層之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層上與反射鏡相接觸的面開(kāi)設(shè)有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內(nèi)填充有旋光物質(zhì)，各圓柱形的凹槽內(nèi)的旋光物質(zhì)構(gòu)成所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)圓柱形的凹槽之間有間隙。
[0012]所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，相鄰兩個(gè)金屬Al柵左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵的厚度為30nm-100nm。
[0013]所述反射鏡通過(guò)Ag、AL或DBR制作而成。
[0014]所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)由液晶材料、云母或石英晶體制作而成。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)在使用時(shí)，當(dāng)給GaN基的LED芯片中的η電極和P電極加上電壓時(shí)，電子被注入到GaN基的LED芯片的量子阱有源層中，在量子阱有源層中，電子和空穴復(fù)合并發(fā)出光子，從而形成TE模式線偏振光和TM模式線偏振光，金屬Al柵對(duì)TM模式線偏振光具有很高的透過(guò)性，對(duì)TE模式線偏振光具有很高的反射性，因而TM模式線偏振光經(jīng)金屬Al柵射出或經(jīng)反射鏡反射后再經(jīng)金屬Al柵射出，TE模式線偏振光經(jīng)金屬Al柵反射或直接照著到旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，偏振方向發(fā)生變化，并出現(xiàn)TM模式線偏振光分量，該TM模式線偏振光分量經(jīng)反射鏡反射后經(jīng)金屬Al柵射出，從而使原有的TE模式線偏振光的一部分TM模式線偏振光分量射出，剩余的TE模式線偏振光繼續(xù)經(jīng)旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行偏振反向的變化，再出現(xiàn)TM模式線偏振光分量，再經(jīng)金屬Al柵射出，直至TE模式線偏振光全部轉(zhuǎn)換為T(mén)M模式線偏振光并經(jīng)金屬Al柵射出為止，從而有效的提高了偏振光的出光效率高，同時(shí)極大的提高偏振光波長(zhǎng)的單一性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的光學(xué)偏振特性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明中當(dāng)GaN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明中當(dāng)GaN基的LED芯片為水平結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明中當(dāng)GaN基的LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中、I為η電極、2為η型GaN層、3為量子阱有源層、4為P型GaN層、5為反射鏡、6為襯底、7為金屬Al柵、8為旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)、9為P電極、10為粘結(jié)結(jié)構(gòu)、11為倒裝芯片襯底。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]本發(fā)明所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)包括GaN基的LED芯片、反射鏡5、旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8及若干條形結(jié)構(gòu)的金屬Al柵7，反射鏡5及旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8設(shè)于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵7設(shè)于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵7從左到右依次平行分布，所述GaN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片、水平結(jié)構(gòu)的LED芯片或倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片，反射鏡5通過(guò)Ag、AL或DBR制作而成；旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8由液晶材料、云母或石英晶體制作而成。
[0023]參考圖1，當(dāng)所述GAN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵7及GAN基的LED芯片中的η電極I均設(shè)于GAN基的LED芯片中η型GaN層2的上表面，且金屬Al柵7分布于GAN基的LED芯片中η電極I的兩側(cè)；反射鏡5設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底6與P型GaN層4之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層4上與反射鏡5相接觸的面開(kāi)設(shè)有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內(nèi)填充有旋光物質(zhì)，各圓柱形的凹槽內(nèi)的旋光物質(zhì)構(gòu)成所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8，相鄰兩個(gè)圓柱形的凹槽之間有間隙；圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中η電極I同一側(cè)的相鄰兩個(gè)金屬Al柵7左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵7的厚度為30nm_100nm。所述GaN基的LED芯片由上到下依次設(shè)有η電極1、N型GaN2層、量子阱有源層3、P型GaN層4及襯底6 ；
[0024]參考圖2，當(dāng)所述GAN基的LED芯片為水平結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵7與GAN基的LED芯片中的P電極9均設(shè)于GAN基的LED芯片中P型GaN層4的上表面，旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8與反射鏡5自上到下依次設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底6的下表面；相鄰兩個(gè)金屬Al柵7左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵7的厚度為30nm_100nm，旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8的厚度為50nm-400nm。所述GaN基的LED芯片包括p電極9、P型GaN層4、量子阱有源層3、N型GaN層2、η電極I及襯底6。
[0025]參考圖3，當(dāng)所述GAN基的LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵7設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底6的上表面，反射鏡5設(shè)于GAN基的LED芯片中P電極9與P型GaN層4之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層4上與反射鏡5相接觸的面開(kāi)設(shè)有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內(nèi)填充有旋光物質(zhì)，各圓柱形的凹槽內(nèi)的旋光物質(zhì)構(gòu)成所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)8，相鄰兩個(gè)圓柱形的凹槽之間有間隙，GaN基的LED芯片包括襯底6、N型GaN層
2、量子阱有源層3、η電極1、Ρ型GaN層4、粘結(jié)結(jié)構(gòu)10、ρ電極9及倒裝芯片襯底11 ;圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，相鄰兩個(gè)金屬Al柵7左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵7的厚度為30nm-100nmo
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括GaN基的LED芯片、反射鏡(5)、旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)(8)及若干條形結(jié)構(gòu)的金屬Al柵(7)，反射鏡(5)及旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)(8)設(shè)于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵(7)設(shè)于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵(7)從左到右依次平行分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述GaN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片、水平結(jié)構(gòu)的LED芯片或倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所述GAN基的LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵(7)及GAN基的LED芯片中的η電極(I)均設(shè)于GAN基的LED芯片中η型GaN層⑵的上表面，且金屬Al柵(7)分布于GAN基的LED芯片中η電極⑴的兩側(cè)；反射鏡(5)設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底(6)與P型GaN層(4)之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層(4)上與反射鏡(5)相接觸的面開(kāi)設(shè)有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內(nèi)填充有旋光物質(zhì)，各圓柱形的凹槽內(nèi)的旋光物質(zhì)構(gòu)成所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)(8)，相鄰兩個(gè)圓柱形的凹槽之間有間隙。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，位于GAN基的LED芯片中η電極⑴同一側(cè)的相鄰兩個(gè)金屬Al柵(7)左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵(7)的厚度為30nm_100nm。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所述GAN基的LED芯片為水平結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵(7)與GAN基的LED芯片中的p電極(9)均設(shè)于GAN基的LED芯片中P型GaN層(4)的上表面，旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)⑶與反射鏡(5)自上到下依次設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底(6)的下表面。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰兩個(gè)金屬Al柵(7)左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵(7)的厚度為30nm-100nm，旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)(8)的厚度為50nm-400nmo7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所述GAN基的LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片時(shí)，各金屬Al柵(7)設(shè)于GAN基的LED芯片中襯底(6)的上表面，反射鏡(5)設(shè)于GAN基的LED芯片中p電極(9)與P型GaN層(4)之間，GAN基的LED芯片中P型GaN層(4)上與反射鏡(5)相接觸的面開(kāi)設(shè)有若干圓柱形的凹槽，圓柱形的凹槽內(nèi)填充有旋光物質(zhì)，各圓柱形的凹槽內(nèi)的旋光物質(zhì)構(gòu)成所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)(8)，相鄰兩個(gè)圓柱形的凹槽之間有間隙。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圓柱形的凹槽的高度為50nm-400nm，相鄰兩個(gè)金屬Al柵(7)左側(cè)面之間的間距為80nm-300nm，各金屬Al柵(7)的厚度為30nm-100nmo9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述反射鏡(5)通過(guò)Ag、AL或DBR制作而成。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)(8)由液晶材料、云母或石英晶體制作而成。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高效線偏振光的LED結(jié)構(gòu)，包括GaN基的LED芯片、反射鏡、旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)及若干條形結(jié)構(gòu)的金屬Al柵，反射鏡及旋光物質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)于GaN基的LED芯片的下部，各金屬Al柵設(shè)于GaN基的LED芯片的上部，且各金屬Al柵從左到右依次平行分布。本發(fā)明的線偏振光的出光效率高。
【IPC分類(lèi)】H01L33/58
【公開(kāi)號(hào)】CN104993039
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510290514
【發(fā)明人】云峰, 張林昭, 黃亞平
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日