一種紫外發光二極管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種紫外發光二極管，包括P型電極、N型電極、依次形成的N型半導體層、發光區、P型半導體層和接觸層，所述發光區的側面設置有用于將發光區側面出光導向為正面出光的第一反光體。因而，第一反光體可以增加二極管的正面出光，提高紫外發光二極管的光導出效率。
【專利說明】
一種紫外發光二極管
技術領域
[0001]
本發明涉及半導體光電器件技術領域，尤其涉及一種紫外發光二極管。
【背景技術】
[0002]
隨著LED應用的發展，紫外LED因其光譜范圍更寬(發光波長能夠覆蓋210-400nm波段)、更節能、并且不含有毒物質汞，具有其它傳統紫外光源無法比擬的優勢，被廣泛地應用于生活中多個方面，例如紫外光消毒、紫外線硬化，光學傳感器、紫外線身份驗證、體液檢測和分析等領域。目前，紫外LED的技術瓶頸主要是發光效率較低。對于波長低于365nm的芯片，紫外LED的輸出功率僅為輸入功率的5%-8% ;當波長為385nm以上時，紫光LED的效率有所提高，但也只有輸入功率的15%。
[0003]如何設計一種提高光導出效率的LED光源是本發明所要解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]
本發明提供了一種紫外發光二極管，實現提高紫外發光二極管的光導出效率。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現:
一種紫外發光二極管，包括P型電極、N型電極、依次形成的N型半導體層、發光區、P型半導體層和接觸層，所述發光區的側面設置有用于將發光區側面出光導向為正面出光的第一反光體。
[0006]為了進一步提高第一反光體的反光效果，所述第一反光體將所述發光區的側面完全包裹，并包裹至少部分N型半導體層的側面。
[0007]優選的，所述第一反光體包括透光絕緣體和反光層，所述反光層位于所述透光絕緣體的外側。
[0008]進一步的，所述透光絕緣體的厚度在發光區至N型半導體層的方向上逐漸增厚;所述反光層與所述發光區的側面的距離在發光區至N型半導體層的方向上逐漸增大。
[0009]為了進一步有利于出光，所述透光絕緣體的出光面上設置有透鏡。
[0010]優選的，所述N型半導體層開設有凹槽，所述發光區、P型半導體層和接觸層均開設有依次連通的通孔，所述發光區的通孔與所述凹槽連通，所述凹槽與通孔形成電極容納腔，所述N型電極布設于所述電極容納腔內，所述P型電極布設于所述接觸層。N型電極和P型電極的布置方式可以使電流流向更加均勻。
[0011]如上所述的紫外發光二極管，所述N型電極和電極容納腔位于所述紫外發光二極管的中央。
[0012]如上所述的紫外發光二極管，所述二極管包括m個連接的N型電極和至少m+1個連接的P型電極，所述N型電極和P型電極間隔分布，所述N型電極位于P型電極包裹的空間內。
[0013]進一步的，所述N型電極的外表面形成有反光層。可以更好地反射紫外光，提高外量子效率。
[0014]更進一步的，所述N型電極包括柱體和第二反光體，所述柱體位于所述電極容納腔外的一端連接有第二反光體。可以進一步反射紫外光，提高外量子效率。
[0015]優選的，所述第二反光體為半球形，所述第二反光體的球形弧面部分與所述柱體連接，所述第二反光體不與所述柱體連接的部位的表面形成有反光層。
[0016]為了防止短路，所述通孔內具有隔離所述N型電極與所述發光區、P型半導體層和接觸層的絕緣層。
[0017]為了進一步提高出光，所述紫外發光二極管包括襯底，所述襯底上設置有透鏡。
[0018]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:本發明提供的紫外發光二極管包括P型電極、N型電極、依次形成的N型半導體層、發光區、P型半導體層和接觸層，其中，在發光區的側面設置有用于將發光區側面出光導向為正面出光的第一反光體。因而，第一反光體可以增加二極管的正面出光，有利于提高外量子效率，本發明與未設置第一反光體的紫外發光二極管相比，光導出效率可提高11%。
[0019]結合附圖閱讀本發明的【具體實施方式】后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
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【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發明紫外發光二極管實施例一的出光面結構示意圖；
圖2為圖1A-A向的剖視圖；
圖3為本發明紫外發光二極管實施例二的電極排布示意圖；
圖4為圖3的B-B向剖視圖；
圖5為本發明紫外發光二極管實施例二的N型電極的結構示意圖；
圖6為本發明紫外發光二極管實施例三的剖視圖；
圖7為本發明紫外發光二極管實施例四中電極排布示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023]實施例一
如圖1-圖2所示，本實施例紫外發光二極管，包括依次形成的襯底100、緩沖層200、N型半導體層300、發光區400、P型半導體層500和接觸層600。紫外發光二極管還包括P型電極900和N型電極700，P型電極900分布于接觸層600上，N型電極700與N型半導體層300接觸導通。在發光區400的側面設置有用于將發光區400側面出光導向為正面出光的第一反光體800。第一反光體800可以將發光區400向側面發出的光導向至紫外發光二極管的正向出光面，從發光二極管的正向出光面出光，形成正向出光，因而，增加了二極管的正面出光，有利于提尚外量子效率。
[0024]其中，襯底100為藍寶石襯底或者是其他可透射紫外光的襯底，當然，襯底100也可以去除，例如，可以利用蝕刻去除或者利用激光玻璃技術去除;緩沖層200可以為AlN緩沖層或InAlN緩沖層;N型半導體層300可以為N-AlGaN層或N-Al InGaN層;發光區400包括多個量子阱和量子皇;P型半導體層500可以為P-AlGaN +P-GaN層;接觸層600為Ni/Ag/Au/Al等材質。
[0025]具體而言，本實施例紫外發光二極管中的襯底I所在的平面或者與襯底I所在平面平行的平面作為正向出光面。發光區400的側面設置有用于將發光區400側面出光導向為正面出光的第一反光體800。第一反光體800將發光區400向側面發出的光導向至紫外發光二極管的正向出光面，形成正向出光，從發光二極管的正向出光面出光。
[0026]優選的，第一反光體800將發光區400的側面完全包裹，并包裹至少部分N型半導體層300的側面，以保證發光區400向側面發出的光均能夠被第一反光體800反射，以提高第一反光體800的反光效果。
[0027]當然，第一反光體800也可以將發光區400和N型半導體層300的側面完全包裹。或者，第一反光體800也可以將發光區400和N型半導體層300的側面完全包裹，并包裹至少部分緩沖層200的側面。或者，第一反光體800也可以將發光區400、N型半導體層300和緩沖層200的側面完全包裹。或者，第一反光體800也可以將發光區400、N型半導體層300和緩沖層200的側面完全包裹，并包裹至少部分襯底100的側面。或者，第一反光體800也可以將發光區400、N型半導體層300、緩沖層200和襯底100的側面完全包裹，此時，第一反光體800的正向出光面與襯底100所在的平面相同。
[0028]第一反光體800包括透光絕緣體810和反光層820。其中，透光絕緣體810為環狀，位于發光區400的側面和至少部分N型半導體層300的側面，反光層820位于透光絕緣體810的外側。具體的，反光層820包括與透光絕緣體810的底面接觸的環狀底壁和與透光絕緣體810的外側面接觸的環狀側壁。透光絕緣體材質810的折射率在半導體材料和空氣之間，有利于出光線的導出，因而，透光絕緣體810為S i O2或者A1203材質，由于鋁材料對紫外線的反光效果較好，反光層820優選的采用鋁制成。
[0029]透光絕緣體810的厚度在發光區400至N型半導體層300的方向上逐漸增厚;反光層820與發光區400的側面的距離在發光區400至N型半導體層300的方向上逐漸增大。以保證發光區400向側面發出的光均能夠被第一反光體800反射至正向出光面，以增加紫外發光二極管的正向出光。
[0030]本實施例中，正向出光面包括作為出光面的襯底I和透光絕緣體810的頂面，為了進一步有利于出光，作為透光絕緣體810的出光面的頂面上設置有透鏡830，在襯底100上也設置有透鏡110。透鏡110能夠對光束進行聚集，對聚集的光束從出光面輸出，從而可以更加有效的增大出光量。
[0031]實施例二如圖3-5所示，基于上述實施例一，本實施例進一步對紫外發光二極管的P型電極500和N型電極300的排布進行改進，N型電極300不再位于紫外發光二極管的一角，而是將P型電極500設置在N型電極300的外圍，以提高P型電極500和N型電極300之間電流的均勻性，提高發光效率。
[0032]具體的，如圖4所示，本實施例中N型半導體層300開設有凹槽310，發光區400、P型半導體層500和接觸層600均開設有依次連通的通孔410、510、610。發光區400的通孔410與凹槽310連通，凹槽310與通孔410、510、610形成電極容納腔，N型電極700布設于電極容納腔內，P型電極900布設于接觸層600。
[0033]優選的，本實施例中N型電極700和電極容納腔位于紫外發光二極管的中央，P型電極900布設于接觸層600上。
[0034]N型電極300的外表面形成有反光層，反光層為Al金屬材質，可以進一步反射紫外光，提高外量子效率。
[0035]進一步的，如圖5所示，本實施例N型電極700包括柱體720和第二反光體730，柱體720位于電極容納腔外的一端連接有第二反光體730。第二反光體730可以更好地反射光線，提高外量子效率。
[0036]優選的，第二反光體730為半球形，第二反光體730的球形弧面部分與柱體720連接，第二反光體730不與主體連接的部位的表面形成有反光層，反光層為Al金屬材質。
[0037]本實施例與實施例一相比，可進一步提高外量子效率，紫外發光二極管的光導出效率可提尚13%。
[0038]實施例三
如圖6所示，本實施例在實施例二的基礎上進一步改進，在通孔410、510、610內具有隔離N型電極700與發光區400、P型半導體層500和接觸層600的絕緣層710。
[0039]其中，絕緣層為Al2O3或者S12材質，可以有效防止N型電極700與發光區400、P型半導體層500和接觸層600接觸，避免產生短路的情況。
[0040]實施例四
如圖7所示，本實施例與實施例二的區別在于，本實施例的N型電極700和P型電極900的排布方式與實施例二不同，本實施例中P型電極900將N型電極700包圍。
[0041 ] 具體的，本實施例包括m個N型電極700和m+1個P型電極900，N型電極700和P型電極900間隔分布，m個N型電極連接在一起，m+1個P型電極900連接在一起，P型電極900將N型電極700包圍，N型電極700位于P型電極包裹的空間內。此種設置方式更加有利于電流的均勻性，可進一步提尚發光效率。本實施例紫外發光一■極管的光導出效率可提尚17%。
[0042]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種紫外發光二極管，其特征在于，包括P型電極、N型電極、依次形成的N型半導體層、發光區、P型半導體層和接觸層，所述發光區的側面設置有用于將發光區側面出光導向為正面出光的第一反光體。2.根據權利要求1所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述第一反光體將所述發光區的側面完全包裹，并包裹至少部分N型半導體層的側面。3.根據權利要求2所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述第一反光體包括透光絕緣體和反光層，所述反光層位于所述透光絕緣體的外側。4.根據權利要求3所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述透光絕緣體的厚度在發光區至N型半導體層的方向上逐漸增厚;所述反光層與所述發光區的側面的距離在發光區至N型半導體層的方向上逐漸增大。5.根據權利要求3所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述透光絕緣體的出光面上設置有透鏡。6.根據權利要求1-5任意一項所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述N型半導體層開設有凹槽，所述發光區、P型半導體層和接觸層均開設有依次連通的通孔，所述發光區的通孔與所述凹槽連通，所述凹槽與通孔形成電極容納腔，所述N型電極布設于所述電極容納腔內，所述P型電極布設于所述接觸層。7.根據權利要求6所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述N型電極和電極容納腔位于所述紫外發光二極管的中央。8.根據權利要求6所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述二極管包括m個連接的N型電極和至少m+1個連接的P型電極，所述N型電極和P型電極間隔分布，所述N型電極位于P型電極包裹的空間內。9.根據權利要求6所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述N型電極的外表面形成有反光層。10.根據權利要求6所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述N型電極包括柱體和第二反光體，所述柱體位于所述電極容納腔外的一端連接有第二反光體。11.根據權利要求10所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述第二反光體為半球形，所述第二反光體的球形弧面部分與所述柱體連接，所述第二反光體不與所述柱體連接的部位的表面形成有反光層。12.根據權利要求6所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述通孔內具有隔離所述N型電極與所述發光區、P型半導體層和接觸層的絕緣層。13.根據權利要求6所述的紫外發光二極管，其特征在于，所述紫外發光二極管包括襯底，所述襯底上設置有透鏡。
【文檔編號】H01L33/10GK105977353SQ201610306804
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】武帥, 潘兆花, 萬永泉
【申請人】青島杰生電氣有限公司