具有增强发光亮度之氮化镓系发光二极体结构

摘要

本发明提供一种多重量子井发光二极体，其藉由将传统知发光二极体结构作大幅改进与调整，且使用更具透光效率之透明接触层，以大幅提升此发光二极体之发光亮度与光线输出效率。此种多重量子井发光二极体之主要结构包括：基板、缓冲层、n型氮化镓层、活性发光层、p型被覆层、p型接触层、位障缓冲层、以及透明接触层；此结构亦可选择性地包括n型电极层。其中，此结构之最底层为基板，其材质为氧化铝单晶。形成于基板上为缓冲层，其材质为氮化铝镓铟。而n型氮化镓层形成于缓冲层上。然后，活性发光层形成于n型氮化镓层之上，其材质为氮化铟镓。其次，p型被覆层形成于活性发光层之上，其材质为镁掺杂氮化铝铟。然后，p型接触层形成于p型被覆层上，其材质为氮化镓。形成于p型接触层上为位障缓冲层，其材质为氮化镁或氮化镁/氮化铟或氮化镁/氮化铟镓。形成于位障缓冲层上为透明接触层，其材质为铟锡氧化物。以及形成于n型氮化镓层上为n型电极层，其材质为Ti/Al或Cr/Au。本发明此种经特殊设计之多重量子井发光二极体结构之特征为：其顶层之透明接触层使用ITO为材料，其透光率可达到95%以上非常理想境界。因此，本发明之多重量子井发光二极体可以大幅提升其发光亮度与光线输出效率。

主权项

1.一种具有增强发光亮度之氮化镓系发光二极体结构,包括:一基板,其材质为氧化铝单晶(Sapphire);一缓冲层(buffer layer),其材质为氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN),其中0≦X<1、0≦Y<1,且位于该基板上;一n型氮化镓(GaN)层位于该缓冲层上;一活性发光层,其材质为氮化铟镓(InGaN),位于该n型氮化镓(GaN)层上;一p型被覆层(cladding layer),其材质为镁掺杂(Mg-doped)氮化铝铟(Al1-xInxN),其中0≦X<1,且位于该性发光层上;一p型接触层,其材质为氮化镓(GaN),位于该p型被覆层上;一位障缓冲层,其材质为氮化镁(MgN),位于该p型接触层上;一透明接触层,其材质为铟锡氧化物(ITO),位于该位障缓冲层上;以及一n型电极层,其材质为Ti/Al或Cr/Au,位于该n型氧化镓层上。2.如申请专利范围第1项之氮化镓系发光二极体结构,其中该位障缓冲层之厚度为介于5埃至200埃之间。3.如申请专利范围第1项之氮化镓系发光二极体结构,其中该位障缓冲层之成长温度为介于500℃至1200℃之间。4.如申请专利范围第1项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之厚度小于或等于5000埃。5.如申请专利范围第1项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之成长温度为介于100℃至600℃之间。6.如申请专利范围第1项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之材质可以包括:n型透明导电氧化物层(TCO),例如:ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn,AgInO2:Sn,In2O3:Zn等;或p型透明导电氧化物层(TCO),例如:CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2、SrCu2O2等。7.一种具有增强发光亮度之氮化镓系发光二极体结构,包括:一基板,其材质为氧化铝单晶(Sapphire);一缓冲层(buffer layer),其材质为氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN),其中0≦X<1、0≦Y<1,且位于该基板上;一n型氮化镓(GaN)层位于该缓冲层上;一活性发光层,其材质为氮化铟镓(InGaN),位于该n型氮化镓(GaN)层上;一p型被覆层(cladding layer),其材质为镁掺杂(Mg-doped)氮化铝铟(Al1-xInxN),其中0≦X<1,且位于该活性发光层上;一p型接触层,其材质为氮化镓(GaN),位于该p型被覆层上;一短周期超晶格位障缓冲层,其材质为氮化镁/氮化铟(MgN/InN),位于该p型接触层上;一透明接触层,其材质为铟锡氧化物(ITO),位于该短周期超晶格位障缓冲层上;以及一n型电极层,其材质为Ti/Al或Cr/Au,位于该n型氮化镓层上。8.如申请专利范围第7项之氮化镓系发光二极体结构,其中该短周期超晶格位障缓冲层之材质为氮化镁/氮化铟(MgN/InN),且其结构可以为:氮化镁在上/氮化铟在下,或氮化铟在上/氮化镁在下,且此结构之重复次数大于或等于2,其厚度各介于5埃至200埃之间。9.如申请专利范围第7项之氮化镓系发光二极体结构,其中该短周期超晶格位障缓冲层之成长温度为介于500℃至1200℃之间。10.如申请专利范围第7项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之层之厚度小于或等于5000埃。11.如申请专利范围第7项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之层之成长温度为介于100℃至600℃之间。12.如申请专利范围第7项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之材质可以包括:n型透明导电氧化物层(TCO),例如:ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn,AgInO2:Sn,In2O3:Zn等;或p型透明导电氧化物层(TCO),例如:CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2、SrCu2O2等。13.一种具有增强发光亮度之氮化镓系发光二极体结构,包括:一基板,其材质为氧化铝单晶(Sapphire);一缓冲层(buffer layer),其材质为氮化铝镓铟(Al1-x-yGaxInyN),其中0≦X<1、0≦Y<1,且位于该基板上;一n型氮化镓(GaN)层位于该缓冲层上;一活性发光层,其材质为氮化铟镓(InGaN),位于该n型氮化镓(GaN)层上;一p型被覆层(cladding layer),其材质为镁掺杂(Mg-doped)氮化铝铟(Al1-xInxN),其中0≦X<1,且位于该活性发光层上;一p型接触层,其材质为氮化镓(GaN),位于该p型被覆层上;一短周期超晶格位障缓冲层,其材质为氮化镁/氮化铟镓(MgN/InxGa1-xN),位于该p型接触层上;一透明接触层,其材质为铟锡氧化物(ITO),位于该短周期超晶格位障缓冲层上;以及一n型电极层,其材质为Ti/Al或Cr/Au,位于该n型氮化镓层上。14.如申请专利范围第13项之氮化镓系发光二极体结构,其中该短周期超晶格位障缓冲层之材质为氮化镁/氮化铟镓(MgN/InxGa1-xN),且其结构可以为:氮化镁在上/氮化铟镓在下,或氮化铟镓在上/氮化镁在下,且此结构之重复次数大于或等于2,其厚度各介于5埃至200埃之间。15.如申请专利范围第13项之氮化镓系发光二极体结构,其中该短周期超晶格位障缓冲层之成长温度为介于500℃至1200℃之间。16.如申请专利范围第13项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之层之厚度小于或等于5000埃。17.如申请专利范围第13项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之层之成长温度为介于100℃至600℃之间。18.如申请专利范围第13项之氮化镓系发光二极体结构,其中此透明接触层之材质可以包括:n型透明导电氧化物层(TCO)例如:ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4、SnO2:Sb、Ga2O3:Sn,AgInO2:Sn,In2O3:Zn等;或p型透明导电氧化物层(TCO),例如:CuAlO2、LaCuOS、NiO、CuGaO2、SrCu2O2等。图式简单说明:第一图系根据习知技术之氮化镓系发光二极体结构;第二图显示本发明使用ITO作为透明接触层材料vs习知技术使用Ni/Au作为透明接触层材料之透光率比较图;第三图系根据本发明第一实施例之氮化镓系发光二极体结构;第四图系根据本发明第二实施例之氮化镓系发光二极体结构;以及第五图系根据本发明第三实施例之氮化镓系发光二极体结构。