一种发光二极管及其制作方法与流程

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种发光二极管及其制作方法。

背景技术：

随着led技术的快速发展以及led光效的逐步提高，led的应用也越来越广泛，人们越来越关注led在显示屏的发展前景。led芯片，作为led灯的核心组件，其功能就是把电能转化为光能，具体的，包括外延片和分别设置在外延片上的n型电极和p型电极。所述外延片包括p型半导体层、n型半导体层以及位于所述n型半导体层和p型半导体层之间的有源层，当有电流通过led芯片时，p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子会向有源层移动，并在所述有源层复合，使得led芯片发光。

目前，为了实现led芯片内部的电流扩展，通常采用在发光结构的表面设置ito透明导电层的设计，同时也作为折射率过渡层，来减小全反射现象，但是，由于ito透明导电层的折射率为1.9，与空气的折射率仍有一定的差异，因此，仍有很大一部分光被反射回衬底而被吸收；同时，由于ito透明导电层的体电阻较大，使其电流的扩展效果受限。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种发光二极管及其制作方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制作方法，以解决发光二极管内部电流扩展效果差及体内阻大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种发光二极管，包括：

衬底；

设置于所述衬底表面的发光结构；所述发光结构至少包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区及第二型半导体层；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述发光结构；

纳米体系，所述纳米体系层叠于所述发光结构的至少一侧表面，且所述纳米体系的自由振动频率与所述发光结构的入射光光子频率相匹配；可选地，所述纳米体系的自由振动频率大于等于所述发光结构的入射光光子频率，诱导所述纳米体系的电子发生共振，从而使发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应；

第一电极，所述第一电极层叠于所述发光结构的表面，并与所述第二型半导体层形成欧姆接触；

第二电极，所述第二电极通过沉积于发光结构的凹槽与所述第一型半导体层形成欧姆接触；或，所述第二电极层叠于所述衬底背离所述发光结构的一侧表面，通过所述衬底的导电性传导与所述第一型半导体层形成欧姆接触。

优选地，所述纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子，或包括由透明介质层及分散于透明介质层中的金属纳米粒子所构成的纳米复合层。

优选地，透明介质层包括二氧化硅。

优选地，各所述金属纳米粒子的大小均匀，且各相邻所述金属纳米粒子呈等间距排布。

优选地，所述金属纳米粒子包括ag、au、pt、pd、cu中的至少一种。

优选地，所述金属纳米粒子呈圆形或椭圆形或多边形。

优选地，所有所述金属纳米粒子在所述衬底上的投影面积总和与所述发光结构在所述衬底上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

优选地，所述发光二极管还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述纳米体系及所述发光结构的裸露区域。

优选地，在所述纳米体系背离所述发光结构的一侧表面或在所述纳米体系靠近所述发光结构的一侧表面设有透明导电层。

优选地，所述透明导电层为ito、zito、zio、gio、zto、fto、azo、gzo中的一种或多种的组合。

本发明还提供了一种发光二极管的制作方法，所述制作方法用于实现水平结构的发光二极管的制作，其包括如下步骤：

步骤s01、提供一衬底；

步骤s02、层叠一发光结构于所述衬底表面，所述发光结构至少包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；

步骤s03、将所述发光结构的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层，形成凹槽及发光台面；

步骤s04、在所述发光台面的表面层叠一透明导电层；

步骤s05、在所述透明导电层的表面构建纳米体系，且所述纳米体系的自由振动频率与所述发光结构的入射光光子频率相匹配；可选地，所述纳米体系的自由振动频率大于等于所述发光结构的入射光光子频率，诱导所述纳米体系的电子发生共振，从而使发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应；

步骤s06、沉积第一电极于所述发光台面的表面，所述第一电极与所述第二型半导体层形成欧姆接触；

步骤s07、沉积第二电极于所述凹槽内，并与所述第一型半导体层形成欧姆接触。

优选地，所述纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子，或包括由透明介质层及分散于透明介质层中的金属纳米粒子所构成的纳米复合层。

优选地，所述纳米体系在所述衬底上的投影面积与所述发光台面在所述衬底上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

本发明还提供了另一种发光二极管的制作方法，所述制作方法用于实现垂直结构的发光二极管的制作，其包括如下步骤：

一种发光二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法用于实现垂直结构的发光二极管的制作，其包括如下步骤：

步骤a01、提供一生长衬底；

步骤a02、层叠一发光结构于所述生长衬底表面，所述发光结构至少包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；

步骤a03、在所述发光结构的表面层叠一透明导电层；

步骤a04、在所述透明导电层的表面构建纳米体系，且所述纳米体系的自由振动频率与所述发光结构的入射光光子频率相匹配；可选地，所述纳米体系的自由振动频率大于等于所述发光结构的入射光光子频率，诱导所述纳米体系的电子发生共振，从而使发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应；

步骤a05、剥离所述生长衬底，并通过转移工艺将所述发光结构转移至衬底，所述衬底为导电衬底；

步骤a06、沉积第一电极于所述发光结构的表面，所述第一电极与所述第二型半导体层形成欧姆接触；

步骤a07、沉积第二电极于所述衬底背离所述发光结构的一侧表面，所述第二电极通过所述衬底的导电性传导与所述第一型半导体层形成欧姆接触。

优选地，所述纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子，或包括由透明介质层及分散于透明介质层中的金属纳米粒子所构成的纳米复合层。

优选地，所述纳米体系在所述衬底上的投影面积与所述发光台面在所述衬底上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管，通过在所述发光结构的表面构建纳米体系，且所述纳米体系的自由振动频率与所述发光结构的入射光光子频率相匹配，使所述发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应，进而提高发光二极管的亮度。

然后，通过所述纳米体系在所述衬底上的投影面积与所述发光结构在所述衬底上的投影面积的比例取值范围为20％-60％的设置，可在较好地满足发光结构的出光面积的同时，还能较好地发挥所述发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应，进而保证发光二极管的出光率及提高发光二极管的亮度。

其次，通过在所述纳米体系背离所述发光结构的一侧表面或在所述纳米体系靠近所述发光结构的一侧表面设有透明导电层，且所述纳米粒子包括金属纳米粒子的设置，可使所述金属纳米粒子的金属原子在退火后可扩散至所述透明导电层晶胞之间形成间隙原子，进而提供额外的晶胞间载流子，降低所述透明导电层的方阻，从而进一步降低发光二极管芯片的电压。

最后，所述发光二极管还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述纳米体系及所述发光结构的裸露区域，可进一步地防止所述金属纳米粒子及发光结构被腐蚀或被氧化。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管的制作方法，在实现上述发光二极管的有益效果的同时，通过纳米压印工艺的应用可精准控制等间距且均匀的纳米粒子的形成，且失效粒子较少，从而获得最佳的纳米体系；同时其工艺制作简单便捷，便于生产化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所提供水平结构的发光二极管的结构示意图；

图2为本发明实施例一所提供的另一种水平结构的发光二极管的结构示意图；

图3为本发明实施例二所提供垂直结构的发光二极管的结构示意图；

图4为本发明实施例一所提供的另一种垂直结构的发光二极管的结构示意图；

图5为本发明实施例一和实施例二所提供的发光二极管的金属纳米粒子的排布结构示意图；

图6为本发明实施例一和实施例二所提供的发光二极管的局域表面等离激元共振(lspr)效应示意图；

图中符号说明：1、衬底，2、第一型半导体层，3、有源区，4、第二型半导体层，5、透明导电层，6、金属纳米粒子，6.1、透明介质层，7、钝化层，8、第一电极，9、第二电极，a、发光结构，a.1、凹槽，a.2、发光台面。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种发光二极管，发光二极管为水平结构，其包括：

衬底1；

设置于衬底1表面的发光结构a；发光结构a至少包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3及第二型半导体层4；第一方向垂直于衬底1，并由衬底1指向发光结构a；

纳米体系，纳米体系层叠于发光结构a的至少一侧表面，且纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配；可选地，所述纳米体系的自由振动频率大于等于所述发光结构的入射光光子频率，诱导所述纳米体系的电子发生共振，从而使发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应；

第一电极8，第一电极8层叠于发光结构a的表面，并与第二型半导体层4形成欧姆接触；

第二电极9，第二电极9通过沉积于发光结构a的凹槽a.1与第一型半导体层2形成欧姆接触。

需要说明的是，本发明实施例中优选纳米体系构建于发光结构a的出射光侧，也可以不受限制，例如，在本发明的其他实施例中，纳米体系还可同时构建于发光结构a的两侧水平表面。

值得一提的是，第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4的类型在本实施例中也可以不受限制，可用于形成不同色系led芯片；例如，第一型半导体层2可以是但不限于氮化镓层，相应地，第二型半导体层4可以是但不限于氮化镓层。只要满足纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配即可。

本发明实施例中，在纳米体系背离发光结构a的一侧表面或在纳米体系靠近发光结构a的一侧表面设有透明导电层5。

值得一提的是，第一电极8可直接层叠于透明导电层5的表面，或通过在透明导电层5开孔，第一电极8沉积于开孔并与第二型半导体层4形成欧姆接触。

本发明实施例中，纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子6，或包括由透明介质层6.1及分散于透明介质层6.1中的金属纳米粒子6所构成的纳米复合层。

其中，图1示意了所述纳米体系通过纳米压印工艺将若干个金属纳米粒子6直接形成于透明导电层5的表面的实施情况；

图2示意了所述纳米体系包括由透明介质层6.1及分散于透明介质层6.1中的金属纳米粒子6所构成的纳米复合层，且所述纳米复合层直接层叠于所述透明导电层5的表面的实施情况。

本发明实施例中，透明介质层6.1包括二氧化硅。

本发明实施例中，如图5所示，各金属纳米粒子6的大小均匀，且各相邻金属纳米粒子6呈等间距排布。

需要说明的是，本实施例所述的纳米体系可应用于不同色系、不同波段的led芯片，以实现纳米体系的电子的共振；由于针对不同波长的光，需要达到的共振频率也不相同，且共振频率的大小与纳米粒子的大小等因素有关，因此，本发明实施例中不对金属纳米粒子的尺寸大小做具体限定。

本发明实施例中，金属纳米粒子6包括ag、au、pt、pd、cu中的至少一种。

本发明实施例中，金属纳米粒子6呈圆形或椭圆形或多边形。

本发明实施例中，所有金属纳米粒子6在衬底1上的投影面积总和与发光结构a在衬底1上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

本发明实施例中，发光二极管还包括钝化层7，钝化层7覆盖纳米体系及发光结构a的裸露区域。

本发明实施例中，在纳米体系背离发光结构a的一侧表面或在纳米体系靠近发光结构a的一侧表面设有透明导电层5。

本发明实施例中，透明导电层5为ito、zito、zio、gio、zto、fto、azo、gzo中的一种或多种的组合。

本发明实施例还提供了一种发光二极管的制作方法，制作方法用于实现水平结构的发光二极管的制作，其包括如下步骤：

步骤s01、提供一衬底1；

步骤s02、层叠一发光结构a于衬底1表面，发光结构a至少包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4；

步骤s03、将发光结构a的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2，形成凹槽a.1及发光台面a.2；

步骤s04、在发光台面a.2的表面层叠一透明导电层5；

步骤s05、在透明导电层5的表面构建纳米体系，且纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配；可选地，所述纳米体系的自由振动频率大于等于所述发光结构的入射光光子频率，诱导所述纳米体系的电子发生共振，从而使发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应；

步骤s06、沉积第一电极8于发光台面a.2的表面，第一电极8与第二型半导体层4形成欧姆接触；

步骤s07、沉积第二电极9于凹槽a.1内，并与第一型半导体层2形成欧姆接触。

本发明实施例中，纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子6，或包括由透明介质层6.1及分散于透明介质层6.1中的金属纳米粒子6所构成的纳米复合层。

本发明实施例中，纳米体系在衬底1上的投影面积与发光台面a.2在衬底1上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管，通过在发光结构a的表面构建纳米体系，且纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配，使发光结构a的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应(如图6所示)，进而提高发光二极管的亮度。

然后，通过纳米体系在衬底1上的投影面积与发光结构a在衬底1上的投影面积的比例取值范围为20％-60％的设置，可在较好地满足发光结构a的出光面积的同时，还能较好地发挥发光结构a的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应，进而保证发光二极管的出光率及提高发光二极管的亮度。

其次，通过在纳米体系背离发光结构a的一侧表面或在纳米体系靠近发光结构a的一侧表面设有透明导电层5，且纳米粒子包括金属纳米粒子6的设置，可使金属纳米粒子6的金属原子在退火后可扩散至透明导电层5晶胞之间形成间隙原子，进而提供额外的晶胞间载流子，降低透明导电层5的方阻，从而进一步降低发光二极管芯片的电压。

最后，发光二极管还包括钝化层7，钝化层7覆盖纳米体系及发光结构a的裸露区域，可进一步地防止金属纳米粒子6及发光结构a被腐蚀或被氧化。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管的制作方法，在实现上述发光二极管的有益效果的同时，通过纳米压印工艺的应用可精准控制等间距且均匀的纳米粒子的形成，且失效粒子较少，从而获得最佳的纳米体系；同时其工艺制作简单便捷，便于生产化。

实施例二

如图3所示，一种发光二极管，发光二极管为垂直结构，其包括：

衬底1；

设置于衬底1表面的发光结构a；发光结构a至少包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3及第二型半导体层4；第一方向垂直于衬底1，并由衬底1指向发光结构a；

纳米体系，纳米体系层叠于发光结构a的至少一侧表面，且纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配；

第一电极8，第一电极8层叠于发光结构a的表面，并与第二型半导体层4形成欧姆接触；

第二电极9，第二电极9层叠于衬底1背离发光结构a的一侧表面，通过衬底1的导电性传导与第一型半导体层2形成欧姆接触。

需要说明的是，本发明实施例中优选纳米体系构建于发光结构a的出射光侧，也可以不受限制，例如，在本发明的其他实施例中，纳米体系还可同时构建于发光结构a的两侧水平表面。

值得一提的是，第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4的类型在本实施例中也可以不受限制，可用于形成不同色系led芯片；例如，第一型半导体层2可以是但不限于氮化镓层，相应地，第二型半导体层4可以是但不限于氮化镓层。只要满足纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配即可。

本发明实施例中，在纳米体系背离发光结构a的一侧表面或在纳米体系靠近发光结构a的一侧表面设有透明导电层5。

值得一提的是，第一电极8可直接层叠于透明导电层5的表面，或通过在透明导电层5开孔，第一电极8沉积于开孔并与第二型半导体层4形成欧姆接触。

本发明实施例中，纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子6，或包括由透明介质层6.1及分散于透明介质层6.1中的金属纳米粒子6所构成的纳米复合层。

其中，图3示意了所述纳米体系通过纳米压印工艺将若干个金属纳米粒子6直接形成于透明导电层5的表面的实施情况；

图4示意了所述纳米体系包括由透明介质层6.1及分散于透明介质层6.1中的金属纳米粒子6所构成的纳米复合层，且所述纳米复合层直接层叠于所述透明导电层5的表面的实施情况。

本发明实施例中，透明介质层6.1包括二氧化硅。

本发明实施例中，如图5所示，各金属纳米粒子6的大小均匀，且各相邻金属纳米粒子6呈等间距排布。

本发明实施例中，金属纳米粒子6包括ag、au、pt、pd、cu中的至少一种。

本发明实施例中，金属纳米粒子6呈圆形或椭圆形或多边形。

本发明实施例中，所有金属纳米粒子6在衬底1上的投影面积总和与发光结构a在衬底1上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

本发明实施例中，发光二极管还包括钝化层7，钝化层7覆盖纳米体系及发光结构a的裸露区域。

本发明实施例中，在纳米体系背离发光结构a的一侧表面或在纳米体系靠近发光结构a的一侧表面设有透明导电层5。

本发明实施例中，透明导电层5为ito、zito、zio、gio、zto、fto、azo、gzo中的一种或多种的组合。

本发明实施例还提供了一种发光二极管的制作方法，制作方法用于实现水平结构的发光二极管的制作，其包括如下步骤：

一种发光二极管的制作方法，其特征在于，制作方法用于实现垂直结构的发光二极管的制作，其包括如下步骤：

步骤a01、提供一生长衬底；

步骤a02、层叠一发光结构a于生长衬底表面，发光结构a至少包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4；

步骤a03、在发光结构a的表面层叠一透明导电层5；

步骤a04、在透明导电层5的表面构建纳米体系，且纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配；可选地，所述纳米体系的自由振动频率大于等于所述发光结构的入射光光子频率，诱导所述纳米体系的电子发生共振，从而使发光结构的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应；

步骤a05、剥离生长衬底，并通过转移工艺将发光结构a转移至衬底1，衬底1为导电衬底1；

步骤a06、沉积第一电极8于发光结构a的表面，第一电极8与第二型半导体层4形成欧姆接触；

步骤a07、沉积第二电极9于衬底1背离发光结构a的一侧表面，第二电极9通过衬底1的导电性传导与第一型半导体层2形成欧姆接触。

本发明实施例中，纳米体系包括通过纳米压印工艺形成的若干个金属纳米粒子6，或包括由透明介质层6.1及分散于透明介质层6.1中的金属纳米粒子6所构成的纳米复合层。

本发明实施例中，纳米体系在衬底1上的投影面积与发光台面a.2在衬底1上的投影面积的比例取值范围为20％-60％。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管，通过在发光结构a的表面构建纳米体系，且纳米体系的自由振动频率与发光结构a的入射光光子频率相匹配，使发光结构a的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应(如图6所示)，进而提高发光二极管的亮度。

然后，通过纳米体系在衬底1上的投影面积与发光结构a在衬底1上的投影面积的比例取值范围为20％-60％的设置，可在较好地满足发光结构a的出光面积的同时，还能较好地发挥发光结构a的局域表面形成等离激元共振(lspr)效应，进而保证发光二极管的出光率及提高发光二极管的亮度。

其次，通过在纳米体系背离发光结构a的一侧表面或在纳米体系靠近发光结构a的一侧表面设有透明导电层5，且纳米粒子包括金属纳米粒子6的设置，可使金属纳米粒子6的金属原子在退火后可扩散至透明导电层5晶胞之间形成间隙原子，进而提供额外的晶胞间载流子，降低透明导电层5的方阻，从而进一步降低发光二极管芯片的电压。

最后，发光二极管还包括钝化层7，钝化层7覆盖纳米体系及发光结构a的裸露区域，可进一步地防止金属纳米粒子6及发光结构a被腐蚀或被氧化。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管的制作方法，在实现上述发光二极管的有益效果的同时，通过纳米压印工艺的应用可精准控制等间距且均匀的纳米粒子的形成，且失效粒子较少，从而获得最佳的纳米体系；同时其工艺制作简单便捷，便于生产化。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。