采用金属纳米线电极的氮化镓基发光二极管及其生产方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及发光二极管(LED)的生产技术领域。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)作为代替白炽灯和荧光灯的新一代环保光源，被广泛应用在照明、显示和背光等领域。与传统照明光源相比，LED具有效率高、能耗低、寿命长、无污染、体积小、色彩丰富等诸多优点。
[0003]在LED中，P电极与N电极之间的水平距离通常远高于垂直距离，电流容易集中在P电极下及P电极附近，而P电极的金属材料对光有强烈的吸收和遮挡作用，导致LED的光效降低。因此，为了注入电流的均匀分布，P电极下的电流阻挡层、覆盖整个有源区的电流扩展层、各种形状的P/N电极引脚等技术均已应用在LED生产工艺中。
[0004]现有的LED结构如图1、2所示，现有LED芯片的结构主要包括依次设置的衬底101、N-GaN层102、有源区103和P-GaN层104。通过刻蚀LED芯片形成台阶，将N-GaN层102裸露出来，在未刻蚀的P-GaN层104表面有电流扩展层105，在N-GaN层102的台阶面上有N电极及N电极引脚106，在电流扩展层105之上有P电极及P电极引脚1071电极的引脚107作为金属淀积于LED的发光面内，虽然P电极引脚107的面积相对出光面积很小，但是依然存在对光的吸收和遮挡作用，会降低约1%的亮度。同时N电极引脚106则需要刻蚀台面，降低有源区的面积，由于有源区面积的降低，同样会降低约1%的亮度。因此如何克服现有的缺陷提高发光效率是亟需技术人员解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种能降低电极引脚对出射光的阻挡、提高发光效率的采用金属纳米线电极的氮化镓基发光二极管。
[0006]本发明包括依次设置的衬底一侧的N-GaN层、有源区、P-GaN层和电流扩展层，在N电极连接在裸露的N-GaN层上，在电流扩展层上设置网格状金属纳米线P电极。
[0007]使用时，在N电极上连接N电极引脚，在网格状金属纳米线P电极的任一点连接P电极引脚。本发明通过设置于电流扩展层表面的金属纳米线P电极代替原来设计的集中的单一 P电极，网格状金属纳米线P电极为纳米尺寸，使电流分布更均匀的同时，还能大大降低电极引脚对出射光的阻挡作用，提高LED的发光效率和亮度。
[0008]本发明还提出以上发光二极管的生产方法。
[0009]包括以下步骤:
I)在衬底的同一侧依次外延生长形成N-GaN层、有源区和P-GaN层；
2 )自P-GaN层向下刻蚀，裸露出N-GaN层;在裸露的N-GaN层上制作N电极；
3)在P-GaN层外表面生长电流扩展层；
4)在电流扩展层外表面以金属纳米线铺设形成网格状P电极。
[0010]本发明通过铺设金属纳米线层，在电流扩展层表面形成阻挡面积小且稳定的网格状P电极，制作工艺简单、合理。
[0011]进一步地，本发明先将金属纳米线均匀分散于溶剂后，再以旋涂、滴注或涂覆中任意一种方法铺设于电流扩展层上。将金属纳米线分散于溶剂中是为了更方便地转移金属纳米线；以上各种铺设方法是为了令金属纳米线能够均匀的覆盖在电流扩展层上，互相联接形成导电网格。
[0012]所述溶剂为异丙醇或正乙烷，采用异丙醇或正乙烷为溶剂，在转移后溶剂易挥发，在电流扩展层表面仅留下金属纳米线。
[0013]目前主流的直径小于10nm的金属纳米线的材料基本上为Cu、Ag、Au，同时作为这些材料均具有良好的导电性。因此，本发明所述金属纳米线为Cu纳米线、Ag纳米线、Au纳米线中的至少任意一种。
【附图说明】
[0014]图1为现有的LED结构示意图。
[0015]图2为图1的A-A向断面图。
[0016]图3为本发明的一种结构不意图。
[0017]图4为本发明的另一种结构不意图。
[0018]图5为图3和图4的B-B向断面图。
[0019]图6至图10为本发明的生产加工过程图。
【具体实施方式】
[0020]一、生产工艺步骤:
1、在衬底101的同一侧依次外延生长形成N-GaN层102、有源区103和P-GaN层104，如图6所示。其中衬底101的材料包括且不限于蓝宝石、碳化硅、硅中的一种。
[0021 ] 2、自P-GaN层104表面光刻后，再向下刻蚀形成台阶，直至裸露出部分N-GaN层102，台阶高度10000A?16000A，如图7所示。
[0022]3、将1100A的ITO蒸镀于保留的P-GaN层104的外表面，光刻后通过化学腐蚀去除多余的部分，形成电流扩展层105，如图8所示。
[0023]以上电流扩展层105的材料包括且不限于氧化铟锡(IT0)、Au、AZ0(掺铝ZnO)中的一种或几种，厚度范围约10A?3000A。
[0024]可选的，在生长电流扩展层105之前，可以先生长电流阻挡层，电流阻挡层的材料包括且不限于Si02、SiN、Al203中的一种或几种，厚度范围约10A?5000A。
[0025]4、事先将Cu纳米线、Ag纳米线、Au纳米线中至少任意一种材料均勾分散于异丙醇或正乙烷中，形成混合液。
[0026]取混合液，通过旋涂、滴注、涂覆等方式铺设在电流扩展层105外表面，形成一层网格状金属纳米线层，即P电极108，如图9所示。
[0027]5、将共13000A的Cr/Al/Ti/Pt/Au蒸镀于裸露的N-GaN层上，形成N电极106，如图10所示。
[0028]二、制成的产品特点:
如图3、4和5所示，本发明在衬底1I的一侧的依次设置N-GaN层102、有源区103、P-GaN层104和电流扩展层105，N电极106连接在裸露的N-GaN层102上，在电流扩展层105上设置网格状金属纳米线P电极108。
[0029]在N电极106上连接N电极引脚，在网格状金属纳米线P电极108的任一点连接P电极引脚107。
[0030]网格状金属纳米线P电极108与P电极引脚107连通，即通过网格状金属纳米线P电极108代替传统LED的电极P引脚结构，将电流均匀的注入整个有源区，网格状金属纳米线P电极108为纳米尺寸，对光的吸收和遮挡作用小于传统的P电极引脚，故本发明可以大大提高LED的亮度。
【主权项】
1.一种采用金属纳米线电极的氮化镓基发光二极管，包括依次设置的衬底一侧的N-GaN层、有源区、P-GaN层和电流扩展层，在N电极连接在裸露的N-GaN层上，其特征在于:在电流扩展层上设置网格状金属纳米线P电极。2.如权利要求1所述采用金属纳米线电极的氮化镓基发光二极管的生产方法，包括以下步骤: 1)在衬底的同一侧依次外延生长形成N-GaN层、有源区和P-GaN层； 2)自P-GaN层向下刻蚀，裸露出N-GaN层;在裸露的N-GaN层上制作N电极； 3)在P-GaN层外表面生长电流扩展层； 其特征在于:在电流扩展层外表面以金属纳米线铺设形成网格状P电极。3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于:将金属纳米线均匀分散于溶剂后，以旋涂、滴注或涂覆中任意一种方法铺设于电流扩展层上。4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于:所述溶剂为异丙醇或正乙烷。5.根据权利要求3或4所述的生产方法，其特征在于:所述金属纳米线为Cu纳米线、Ag纳米线、Au纳米线中的至少任意一种。
【专利摘要】采用金属纳米线电极的氮化镓基发光二极管及其生产方法，涉及发光二极管的生产技术领域。本发明通过铺设金属纳米线层，在电流扩展层表面形成阻挡面积小且稳定的网格状P电极，制作工艺简单、合理。本发明通过设置于电流扩展层表面的金属纳米线P电极代替原来设计的集中的单一P电极，网格状金属纳米线P电极为纳米尺寸，使电流分布更均匀的同时，还能大大降低电极引脚对出射光的阻挡作用，提高LED的发光效率和亮度。
【IPC分类】H01L33/38
【公开号】CN105633243
【申请号】CN201610145435
【发明人】周弘毅, 张永, 陈凯轩, 李俊贤, 刘英策, 陈亮, 魏振东, 吴奇隆, 李小平, 蔡立鹤, 邬新根, 黄新茂
【申请人】厦门乾照光电股份有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月15日