发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本公开大体上涉及一种发光装置，且具体而言，涉及一种具有^f兹场的发 光装置。
背景技术：
发光装置(例如，发光二极管(light emitting diode， LED))归因于将 电子流驱动通过发光二极管的活性层而可发光。然而，如果电流密度未均匀 地分布到整个发光区，那么光均勻性减少。更进一步，在常规设计中，非透 明顶部电极通常位于发光区的中央区域处。以此方式，顶部电极下方的电流 密度大于其它区域且可发出更多光。然而，顶部电极下方发出的光被阻断， 因为顶部电极对于光而言并非透明的。常规LED的顶部电极阻断具有最高 强度的在中央区域处所发出的光，从而导致输出光的减少。
如何改进LED的光输出效率仍需要所属技术领域的进一步发展。

发明内容
因此，本公开是针对一种具有磁场的发光装置，以便至少改进发光效率。
本公开提供一种发光装置，其包含发光结构和磁性材料。发光结构具有
带隙的激发结合能(exciting binding energy )。磁性材料与发光结构耦合以在
发光结构中产生磁场。激发结合能在室温下可高于约25.8 meV。
本公开提供一种发光装置，其包含发光结构和磁性材料。发光结构包含 P型层、发光层、N型层和透明导电层。N型层具有电阻率pn、厚度tn和载 流子迁移率&,且透明导电层具有电阻率pt、厚度tt和载流子迁移率^。在 发光装置搡作期间，电流在N型层中流经N型层横截面的深度tw内，且深 度tnI小于或等于厚度tn。磁性材料与发光结构耦合以在发光结构中产生磁场 B。在将由磁性材料所提供的磁场B施加到发光装置时，透明导电层的磁致
电阻&(l + A2&)实质上等于N型层的磁致电阻^(l + A、2)。换句话说，在
^ 厶"/ 施加磁场的情况下，发光装置的磁致电阻服从由+ ^^2) ^^L(l + ^^2)所表示的公式。
如上文所提及，磁性材料是整合到发光装置的结构中。换句话说，磁场 是独立地自供应到单个发光装置中。单个发光装置还可易于封装到芯片中。 因此，可以上述方式来将磁场施加到发光装置，以便提高发光效率和增加发 光装置的亮度。
为了使本公开的前述和其它特征和优点更易于理解，在下文详细地描述 伴有附图的优选实施例。


附图包含提供对本公开的进一步理解，且并入且构成本说明书的一部 分。诸图说明本公开的实施例且连同描述一起用于解释本公开的原理。 图1是说明根据本公开的一个实施例的发光装置的结构横截面图。
图2至图5分别为示意性地说明根据本公开的实施例的发光装置的横截 面图。
图6A至图6B分别为示意性地说明根据本公开的实施例的发光装置的 横截面图。图7A示意性地说明在不施加^f兹场的情况下才艮据发光装置打入不同功率 的激光下波长对光致发光(photoluminescence， PL)强度的分布曲线。
图7B示意性地说明在施加磁场的情况下根据发光装置打入不同功率的 激光下波长对PL强度的分布曲线。
图8示意性地说明在不施加磁场的情况下根据常规发光装置的透明导电 层(transparent conductive layer, TCL )的厚度对电流分布均匀度的分布曲线。
图9至图11分别为示意性地说明根据本公开的实施例的发光装置的横 截面图。
图12A示意性地说明分别在施加和不施加磁场的情况下根据发光装置 的注入电流对正向电压的分布曲线。
图12B示意性地说明分别在施加和不施加磁场的情况下根据发光装置 的注入电流对发光功率的分布曲线。
具体实施例方式
现将详细地参考本公开的当前优选实施例，其实例说明于附图中。在任何可能之处，在诸图和描述中使用相同的参考标号来指代相同或类似部分。
在物理现象中，霍耳效应(Hall effect)为熟知的，即在电流流经导线且 横向地施加外部磁场时，则电流(例如，电子流)的路径也归因于磁性洛伦 兹力(magnetic Lorenz force ) F=q*v*B而横向地偏转。本公开涉及对霍耳效 应的考虑且将霍耳效应实施到发光装置中。
图1是说明根据本公开的一个实施例的具有磁场的发光装置的结构横截 面图。在图1中，采用发光二极管(LED)作为实例。发光二极管包含(例 如)底部电极100、发光结构102、顶部电极104。发光结构例如为发光堆叠 层102,其包含第一掺杂层102a(例如，P掺杂层)、基于电子与空穴的复合 用于发光的活性层102b,和第二#^杂层102c (例如，N纟参杂层)。顶部电极 104可不位于发光区108的中央处。
在操作时，电流从底部电极100流动到顶部电极104。然而，如图l所 示，如果横向地施加在某方向上(例如，由标记106所指明的进入纸张的指 示)的外部磁场，那么产生洛伦兹力使电流偏转且扩展。允许根据实际设计 来更改或修改电极的传导类型和磁场方向，但概念保持相同。结果，在发光 区180的侧部区域处，电流4黄向地偏转且仍可乂人底部电才及100流动到顶部电 极104。驱动电流可更有效地卩吏活性层102b发光。
对于图l中所-沈明的结构，两个电才及100和104处于发光堆叠层102的 相反侧处，且接着施加与发光区180平行的磁场，其中驱动电流在发光堆叠 层102内部偏转。然而，当电极布置于发光堆叠层的同一侧处时，产生大水 平分量电流，且因此可改变石兹场方向。
另夕卜，当考虑量子效应(quantum effect)时，施加到发光装置(例如， LED)的磁场还可改进用于在发光装置中产生光的转换效率。基本机制为， 磁场的运用可增加活性区域的材料中的带隙的激发结合能，致使增强载流子 复合的概率。更详细地，导带与价带(valence band)之间的激发结合能借助 于磁场而可较接近于价带，且借此可有效地增强发光装置的材料中的内部量 子效率(internal quantum e伍ciency， IQE )。大体上，对于在室温下具有高于 热电压的激发结合能(例如，高于约25.8meV)的材料而言，内部量子效率 的改进更显著。发光装置的发光结构包含具有所要激发结合能的半导体材 料。在一实施例中，发光装置的发光结构可包含具有高于25.8 meV的激发 结合能的无机材料。所述无机材料可为氮化物基材料，例如GaN。具有高于25.8meV的激发结合能的其它无机材料(例如，Si、 CdS、 BaO、 KI、 KC1、 KBr、 RbCl、 LiF和AgCl)也可用于发光结构。在一实施例中，发光装置的 发光结构可包含具有高于25.8 meV的激发结合能的有机材料，例如磷光材 料、荧光材料等。举例来说，磷光材料可为红色、绿色、蓝色或树枝状化合 物(dendrimer),且焚光材料可为红色、绿色、蓝色、黄色或白色。
半导体材料的激发结合能将随着所施加磁场的量值升高而增加。换句话 说，本公开提出施加到发光装置的磁场可额外增加激发结合能、IQE与载流 子复合，使得显著改进发光效率。
在将外部磁场施加到发光装置的情况下，不仅更改半导体的载流子密度
的均匀性，而且提高发光效率。因此，对于光电变换，尽管所注入电流的量 保持不变，发光装置具有较高亮度效率。
在本文中请注意，施加到发光装置的外部磁场的强度可大于0.01高斯 (G)。此外，石兹场可由磁体、磁性薄膜、电石兹体或任何其它种类的；兹性材料 提供，且在本文中不限制其数目。另外，磁性材料可以磁性膜或磁性块体的 形式而连接至发光装置本身，此取决于其厚度。还请注意，可适当地布置磁 场方向，例如垂直布置、水平布置或相对于发光装置的任何方向。磁性材料 可为纟失石兹材泮牛，例如，Rb、 Ru、 Nd、 Fe、 Pg、 Co、 Ni、 Mn、 Cr、 Cu、 Cr2、 Pt、 Sm、 Sb、 Pt或前述材料组合起来的合金。》兹性材料还可为陶瓷材料， 例如Mn、 Fe、 Co、 Cu和V的氧化物；Cr203; CrS; MnS; MnSe; MnTe; Mn、 Fe、 Co和Ni的氟化物；V、 Cr、 Fe、 Co、 M和Cu的氯化物；Cu的 溴化物；CrSb; MnAs; MnBi; a-Mn; MnC12'4H20; MnBr2'4H20; CuCl2'2H20; Co(NH4)x(S04)xCl2'6H20; FeC03和FeC03'2MgC03。发光装置可为无机LED 或有机LED (OLED),发光装置也可为垂直型、水平型、薄膜型或倒装芯 片型(flip chip )。
基于前述方面，在实际应用中，可经由各种方式(例如，环氧树脂、金 属接合、晶片接合、外延生长嵌入和涂布)来将发光装置与磁性材料组合。 具有采用前述结构的磁性材料的发光装置的实施例分别描述如下。请注意， 为实现说明目的而提供第一传导性类型为P型且第二传导性类型为N型的以 下实施例，且不应将所述实施例理解为限制本公开的范围。
关于具有水平型结构的标准LED,图2为说明根据本公开的实施例的发 光装置的示意横截面图。参看图2，发光装置200为水平型LED,其包含与磁性材料耦合的发光结构。在一实施例中，经由环氧树脂、金属接合、晶片
接合、外延嵌入或涂布过程来将发光结构安置在磁性基板(submount) 220 上。》兹性基板220例如为在所要方向上具有;兹化的铁石兹层。
发光结构包含第一电极202、第一掺杂层204、活性层206、第二掺杂层 208、第二电极210和衬底212。衬底212安装于磁性基板220上。第一掺杂 层204 (例如，P型掺杂层)、活性层206和第二掺杂层208 (例如，N型掺 杂层)共同形成安置于村底212上的发光堆叠层。第一电极202安置在第一 掺杂层204上且电连接至第一掺杂层204。第二电极210安置在第一电极202 的相同侧处且电耦合到第二掺杂层208。因此，形成水平型LED结构。活性 层206安置在第一掺杂层204与第二掺杂层208之间，且能够在电流流经其 时产生光。
对发光结构运用磁性基板220所产生的磁场，使得发光结构中的半导体 材料的激发结合能增加以增强发光装置200的总发光效率。
图3为说明根据本公开的实施例的发光装置的示意横截面图。图2和图 3所示的相同元件由相同参考标号来指明，且在下文省略对相同或类似元件 的详细描述。
如图3所示，发光装置300的结构组件大致类似于图2所示的发光装置 200的结构组件，而不同之处在于磁性材料的部署。在一实施例中，为了实 施磁性源，可使用封装结构(例如，倒装芯片封装)来将磁性材料与发光结 构耦合。可将发光结构的第一电极202和第二电极210安装在磁性基板320 上。在一实施例中，可经由接合结构302和304将发光结构封装到磁性基板 320上。接合结构302和304例如为接合凸块。在另一实施例中，可不用任 何接合结构而将发光结构直接接合到磁性基板320上。也就是说，第一电极 202和第二电极210可直接安装在磁性基板320的表面上。结果，磁性基板 320可产生进入发光装置300中的磁场，且发光结构中的半导体材料的激发 结合能因此增加以增强发光装置300的发光效率。
图4为说明根据本公开的实施例的发光装置的示意横截面图。 关于具有垂直型结构的薄膜LED,图4为说明根据本公开的一个实施例 的发光装置的示意横截面图。参看图4，在此实施例中发光装置400为垂直 型LED,其包含发光结构和磁性基板420。经由环氧树脂、金属接合、晶片 接合、外延嵌入或涂布过程来将发光结构安置在磁性基板420上。发光结构从顶部到底部包含第二电极402、第二掺杂层404、活性层406、 第一掺杂层408和第一电极410。磁性基板420充当发光结构的衬底。第二 掺杂层404、活性层406和第一掺杂层408形成发光堆叠层，其部署在磁性 基板420上。第二电极402安置在第二掺杂层404上且电连接到第二掺杂层 404。第一电极410安置在第一掺杂层408与》兹性基板420之间，且电连接 到第一掺杂层408。因此，形成垂直型LED结构。活性层406安置在第二掺 杂层404与第一掺杂层408之间，且能够在电流流经其时产生光。
同样，磁性基板420所引发的磁场为发光结构，使得发光结构中的半导 体材料的激发结合能增加以增强发光装置400的总发光效率。
图5为示意性地说明根据本公开的实施例的发光装置的横截面图。发光 装置500包含与嵌入式磁性材料耦合的发光结构。参看图5，可基于外延横 向过生长(epitaxial laterally overgrown, ELOG)的技术来在衬底512与发光 结构514之间形成磁性层520。在一实施例中，磁性层520可形成在衬底512 上且接着图案化成所要图案，例如条带或区块。其后，可通过ELOG过程来 生长发光结构514的下部半导体层。嵌入到半导体材料中的磁性层520向发 光装置500提供磁场以用于增强其激发结合能。因此，通过施加磁场来有效 地提高发光装置500的发光效率。
图6A至图6B分别为示意性地说明根据本公开的实施例的发光装置的 横截面图。图6A和图6B中所示的相同元件通过相同参考标号来指明，且 在在下文省略对相同或类似元件的详细描述。
参看图6A，发光装置600,其包含与磁性层620耦合的发光结构。在一 实施例中，经由环氧树脂、金属接合、晶片接合、外延嵌入或涂布过程来将 发光结构安置在磁性层620上。
所述发光结构例如为有才几电至丈发光装置(organic electroluminescent device , OLED)的堆叠结构，其包含衬底602、阳极层604、空穴输送层(hole transporting layer, HTL ) 606、电致发光层608、电子输送层(electron transporting layer, ETL ) 610和阴极层612。衬底602安置在磁性层620上， 且阳极层604安置在衬底602的表面上。空穴输送层(HTL) 606、电致发 光层608和电子输送层(ETL) 610例如堆叠在阳极层604与阴极层612之 间，其中电致发光层608安置在空穴输送层(HTL )606与电子输送层(ETL ) 610之间。衬底602可为透明衬底，例如，玻璃衬底。阳极层604通常由金属或透明传导材料(例如，氧化铟锡(ITO)、硅、氧化锡、金、银、柏或铜)
组成。在一实施例中，阳极层604可为包含氧化铟锡(ITO)或硅的透明导 电层。空穴输送层(HTL) 606、电致发光层608和电子输送层(ETL) 610 可分别由有机材料组成。阴极层612可包含金属或透明传导材料，例如铝、 银或氧化铟锡(ITO)。然而，请注意，本公开不限于上述材料。其它合适材 料也可用于实现本公开的目的，且被理解为在本公开的范围内。
在一实施例中，发光装置600在堆叠结构中可进一步包含空穴注入层 (hole injection layer, HIL ) 614和电子注入层(electron injection layer, EIL ) 616。空穴注入层(HIL) 614部署在空穴输送层(HTL) 606与阳极层604 之间。电子注入层(EIL) 616部署在阴极层612与电子输送层(ETL) 610 之间。请注意，还可通过在阳极层604与阴极层612之间含有前述层中的至 少一者来实施有机发光结构，且其不被理解为限制本公开的范围。
在将偏移电压施加到阳极层604与阴极层612之间时，将电子从阴极层 612注入到电子输送层(ETL) 610中且将其传输到电致发光层608,而将空 穴从阳极层604注入到空穴输送层(HTL) 606中。另夕卜，将所注入的空穴 传输到电致发光层608,在其中电子与空穴重新复合以产生激子且产生发光 效应。对发光结构运用磁性层620所产生的磁场，使得发光结构中的材料的 激发结合能增加以增强发光装置600的总发光效率。
有机发光装置可具有另一配置。如图6B所示，发光装置600a的结构组 件大致类似于图6A所示的发光装置600的结构组件，而不同之处在于磁性 层620a的部署。在一实施例中，可使用封装结构(例如，倒装芯片封装) 来将磁性层620a与发光结构耦合。换句话说，可通过将阴极层612安装到 磁性层620a来将堆叠发光结构与磁性层620a封装起来，以便形成倒装芯片 结构。类似地，由磁性层620a所产生的磁场可增加发光结构中的材料的激 发结合能，借此增强发光装置600a的总发光效率。
提供以下实例以证明具有高于25.8 meV的激发结合能的材料的发光装 置在运用磁场的情况下具有对IQE和发光效率的较好改进。提供这些实例仅 是为说明本公开中由磁性材料的部署所产生的对光致发光 (photoluminescence， PL)的效应，而非希望限制本公开的范围。
实例I
图7A示意性地说明在不施加磁场的情况下根据发光装置打入不同功率的激光下波长对PL强度的分布曲线。图7B示意性地i兌明在施加磁场的情 况下根据发光装置打入不同功率的激光下波长对PL强度的分布曲线。
将GaN芯片用作样本，其激发结合能高于25.8 meV。除了所施加的磁 场外在相同条件下将不同强度的激光打入GaN芯片中，接着收集且测量由 芯片的材料所产生的光致发光。在不施加; 兹场或施加》兹场的情况下将具有不 同功率6 mW、 8 mW、 10 mW和12 mW的激光打入GaN芯片中，且分别在 图7A和图7B中展示测试结果。
如可从曲线看出，在施加磁场的情况下发光装置中的所测量PL强度(如 图7B所示)高于在不施加磁场的情况下发光装置中的所测量PL强度(如 图7A所示)。因此，结果是磁场可显著改进PL强度且借此提高发光效率。 具体而言，在将具有相同功率的激光打入装置中，如由各自图7A和图7B 中表示12mW的曲线所示，清楚看到借助^磁场的发光装置具有相对高的PL 强度，其可甚至达到约27%的改进。总之，可通过施加石兹场来显著地提高包 含高于25.8 meV的激发结合能的材料的发光装置的发光效率。因此，可有 效地促进装置性能。
不管上述的IQE,在进一步安置在发光装置中以增强其电流均匀性的透 明导电层(transparent conductive layer, TCL )的领域中，应将透明导电层的 若干方面考虑进去。透明导电层可安置在P型层的表面上。除了透明导电层 的高透射率外，透明导电层与N型层之间的阻抗匹配也是重要的，从而实现 较好的电流拥才齐效应。
在发光装置包含透明导电层的情况下，透明导电层与N型层之间的阻抗 匹配的实现可取决于各种参数，例如透明导电层的电阻率pt、厚度tt和载流 子迁移率fit,以及N型层的电阻率p。和载流子迁移率k。请注意，在发光 装置操作期间，电流仅流经N型层中接近于N型层与活性层(即，发光层)
之间界面的部分区域内。因此，由U表示的在N型层横截面中的电流路径
的深度也可影响阻抗匹配的实现，其中电流3各径的深度tnI小于或等于N型 层的总体厚度t。。
当发光装置在不具有石兹场的情况下梯:作时，透明导电层的原始电阻由^
表示，且N型层的原始电阻由^表示。大体上，透明导电层的原始电阻6不等于N型层的原始电阻,"/ 。为了实现在发光装置中获得电流的最大均匀分
&三&
布面积，需要透明导电层与N型层之间的阻抗匹配，其指出—。。
图8示意性地说明在不施加磁场的情况下根据常规发光装置的TCL的 厚度对电流分布均匀度的分布曲线。如图8所示，镍和金的合金(即，M/Au) 充当发光装置中的透明传导材料。当M/Au层的厚度tt为约80 A时，电流 分布均匀度等于l，其指示电流的最大均匀分布面积。然而，电流分布均匀 度归因于Ni/Au的厚度tt的微小变化而急剧下降。也就是说，所述工艺中厚 度的容许误差(tolerance)过小以致不能在实际应用中加以实行。因此，仅 通过调整常规发光装置的透明导电层的厚度或N型层的厚度不可能实现上 述阻抗匹配。
然而，可应用磁致电阻效应，促进发光装置中的总体等效电阻匹配。在 施力口磁场B的情况下磁致电阻Rb增加且服从由/^(^^/ 。(l + y&)表示的方 程式，其中Ro表示在不施加磁场的情况下材料的原始电阻，且(a表示材料 的载流子迁移率。在将由磁性材料所提供的磁场B施加到本公开的发光装置
时，透明导电层的磁致电阻由^(1+//,^2)表示，且N型层的磁致电阻由 ^Kl + ;/ ^)表示。当透明导电层的磁致电阻^(l + ^&)实质上等于N型层
的》兹致电阻^(1 + // 252)时，可在施加磁场的情况下实现阻抗匹配，即
&(1 + //,^2)2&(1 + // 252)。在一实施例中，透明导电层的^f兹致电阻和N型 层的石兹致电阻的约等范围(approximate equality range )可通过方程式
+//,252) + 1 +//》2)
0.2界定.
更详细地，N型层的载流子迁移率^归因于固有材料性质而通常大于透 明导电层的载流子迁移率(it。当原始电阻在阻抗匹配方程式两侧处为常数 时，在将恒定磁场施加到发光装置后，N型层的磁致电阻的增加高于透明导 电层的磁致电阻的增加。因此，在一实施例中，当不将磁场施加到发光装置 时，界定透明导电层的原始电阻的值高于N型层的原始电阻的值，即，
—。。在一实施例中，透明导电层与N型层的原始电阻之间的关系可通<formula>formula see original document page 14</formula>
过方程式。来表示。在前述方面中，在将^兹场施加到本公开中的 发光装置的情况下，可通过细微地调整透明导电层和N型层的各自厚度来实 现透明导电层与N型层之间阻抗匹配的最好条件。与具有极低厚度的容许误 差的常规发光装置相比，由于磁场的施加可容易地控制透明导电层的磁致电 阻以使之实质上等于N型层的磁致电阻，使得可显著地提高发光效率。
在一实施例中，透明导电层的材料可为金属或半导体。当透明导电层由 金属(例如，Ni/Au)组成时，厚度tt可在50A到150A的范围内。当透明 导电层由半导体(例如，氧化铟锡(ITO)和氧化锌(ZnO))组成时，厚度 tt可在1000 A到5000 A的范围内。在一实施例中，N型层的材料可为半导 体，例如，GaAs、氮化物基(nitride-based)材料、铟(In-based)基材料、 铝基(Al-based)材料、镓基(Ga-based )材料、硅基(Si-based)材料或铅 基(Pb-based)材料。磁场B例如大于0.01高斯(G )。
在下文提供根据本公开的前述发光装置结构的若干实际应用。应理解， 以下结构希望解释透明导电层与N型层之间的厚度关系的构成，借此使所属 领域的技术人员能够实践本公开，而非希望限制本公开的范围。所属领域的 技术人员应了解，可根据所述领域的已知知识来以所说明实施例中未展示的 方式来布置和形成其它元件。
图9为说明根据本公开的实施例的发光装置的示意横截面图。参看图9, 发光装置200a为水平型LED,其包含与磁性材料耦合的发光结构。发光装 置200a的结构大致类似于图2所示的发光装置200的结构，而不同之处在 于透明导电层230的部署。透明导电层230进一步安置在第一掺杂层204上 方，以便增强电流拥挤的效应。透明导电层230具有厚度tt，且第二掺杂层 208 (即，N型层)具有厚度tn。可分别根据透明导电层230和第二掺杂层 208的不同材料来调整厚度tt和厚度tn，使得在施加磁场的情况下容易地控 制透明导电层230的磁致电阻以使之实质上等于第二掺杂层208的磁致电 阻。因此，可通过运用所施加;兹场并调整厚度tt和厚度tn,以实现阻抗匹配 来提高发光装置200a的发光效率。
图10为说明根据本公开的实施例的发光装置的示意横截面图。图9和 图10所示的相同元件由相同参考标号来指明，且在下文省略对相同或类似元件的详细描述。
参看图10,发光装置300a的结构组件大致类似于图9所示的发光装置 200a的结构组件，而不同之处在于磁性层320的部署。在一实施例中，可使 用封装结构(例如，倒装芯片封装)来将磁性层320与发光结构耦合。换句 话说，可将发光结构的第一电极202和第二电极210安装到^兹性基板320上。 石兹性基板320还可产生进入发光装置300a中的》兹场，借此归因于阻抗匹配 的实现来提高发光效率。
图11为说明根据本公开的实施例的发光装置的示意横截面图。 关于具有垂直型结构的薄膜LED,如图4所示，发光装置400a包含发 光结构和磁性基板420。发光装置400a的结构大致类似于图4所示的发光装 置400的结构，而不同之处在于透明导电层430的部署。透明导电层430进 一步安置在第二掺杂层404上方，以便增强电流拥挤的效应。透明导电层430 具有厚度tt,且第二掺杂层404 (即，N型层)具有厚度t『可分别根据透明 导电层430和第二掺杂层404的不同材料来调整厚度tt和厚度tn,以便实现
阻抗匹配。因此，可通过运用所施加磁场并调整厚度tt和厚度tn来提高发光
装置400a的发光效率。
此外，当发光装置为有机发光装置时，阳极可由透明导电层组成。采用 各自图6A和图6B中所说明的发光装置600和600a作为实例，阳极层604 具有厚度tt,且电子输送层(ETL) 610和电子注入层(EIL) 616 (即，N 型层)共同具有厚度tn。可分别根据阳极层604和电子输送层(ETL) 610 和电子注入层(EIL) 616的不同材料来调整厚度tt和厚度tn,使得在施加磁 场的情况下容易地控制透明导电层的磁致电阻以使之实质上等于N型层的 磁致电阻。因此，可通过运用所施加磁场并调整厚度tt和厚度tn，以实现阻 抗匹配来提高发光装置600或600a的发光效率。
在一实施例中，当发光装置600或600a包含堆叠在阳极层604与阴极 层612之间的空穴输送层(HTL ) 606、电致发光层608和电子输送层(ETL ) 610而不部署空穴注入层(HIL) 614和电子注入层(EIL) 616时，N型层 的厚度tn可单独地指代电子输送层(ETL) 610的厚度。还可通过在阳极层 604与阴极层612之间含有前述层中的至少一者来实施有机发光装置，且其 不被理解为限制本公开的范围。因此，可基于透明导电层和N型层的各自部
署来修改厚度tt和tn。提供以下实例以证明发光装置在运用磁场的情况下通过良好地控制厚 度tt和tn而具有对发光效率的较好改进。提供这些实例仅是为说明本公开中 由磁性材料的部署所产生的对正向电压和光输出功率的效应，而非希望限制 本公开的范围。
实例II
图12A示意性地说明分别在施加和不施加磁场的情况下根据发光装置 的注入电流对正向电压的分布曲线。图12B示意性地说明分别在施加和不施 加磁场的情况下根据发光装置的注入电流对发光功率的分布曲线。
将GaNLED用作样本，且透明传导材料形成在GaN芯片的表面上。镍 和金的合金(即，Ni/Au)充当形成在GaNLED的表面上的透明传导材料。 Ni/Au层的厚度tt为约90A，而GaN (N型层)的厚度tn为约28000 A。其 后，在施加和不施加磁场的情况下测量GaN LED的正向电压和发光功率， 且分别在图12A和图12B中展示测试结果。
如图12A所示，曲线1201表示在不对GaN LED施加^兹场的情况下所 测量的GaN LED的正向电压，而曲线1202表示在约0.3特斯拉(T)的磁 场下所测量的GaN LED的正向电压。如图12A可观测到，曲线1202的分 布低于曲线1201的分布。总言之，借助于所施加;兹场，GaNLED的正向电 压可下降5°/。以上。
如图12B所示，曲线1203表示在不对GaNLED施加磁场的情况下所测 量的GaN LED的光输出功率，而曲线1204表示在约0.3特斯拉(T)的磁 场下所测量的GaN LED的功率。曲线1204的分布比曲线1203的分布高得 多。更具体来说，与曲线1203的发光效率相比，曲线1204的发光效率提高 了 20%以上，借此指示可通过施加磁场来显著地改进GaNLED的发光效率。
鉴于上述内容，在发光装置中的半导体材料的激发结合能增加的情况 下，可提高对IQE与载流子复合的改进。因此，显著地增强发光装置的发光 效率。
另外，可通过在施加磁场的情况下容易地调整透明导电层和N型层的各 自厚度来使透明导电层和N型层的磁致电阻彼此实质上相等。由于可通过运 用磁场来获得透明导电层与N型层的阻抗匹配，所以在发光装置中获得电流 的最大均匀分布面积。因此，可有效地提高发光装置的电流均匀性和发光效 率。更进一步，可以上述方式来将^t场施加到发光装置，以便提高发光效率 且增加发光装置的亮度。
所属领域的技术人员将显而易见，在不脱离本^^开的范围或精神的情况 下，可对本公开的结构进行各种修改和改变。鉴于前述内容，本公开希望涵 盖对本公开的修改和改变，只要其在以上权利要求和其等效物的范围内。
权利要求
1.一种发光装置，包括发光结构，其具有带隙的激发结合能；以及磁性材料，其与所述发光结构耦合以在所述发光结构中产生磁场。
2. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述激发结合能在室 温下高于25.8 meV。
3. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述磁性材料为磁性 膜或磁性块体。
4. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述磁场大于0.01 高斯(G)。
5. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述发光结构包括半 导体材料。
6. 根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于所述发光结构包括氮 化物基材料。
7. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述发光结构包括无 机材料。
8. 根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于所述发光结构进一步 包括第一掺杂层； 第二掺杂层；以及活性层，其安置在所述第 一掺杂层与所述第二掺杂层之间。
9. 根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于所述发光结构进一步 包括第一电极，其耦合到所述第一掺杂层；以及 第二电极，其耦合到所述第二掺杂层。
10. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述发光结构包括有 机材料。
11. 根据权利要求10所述的发光装置，其特征在于所述发光结构进一 步包括电子输送层； 空穴输送层；以及电致发光层，其安置在所述空穴输送层与所述电子输送层之间。
12. —种发光装置，包括 发光结构，其包括P型层；透明导电层，其具有电阻率pt、厚度tt和载流子迁移率(it;以及 N型层，其具有电阻率pn、厚度tn和载流子迁移率以及 磁性材料，其与所述发光结构耦合以在所述发光结构中产生磁场B, 其中所述透明导电层的磁致电阻&(l + z^^)实质上等于所述N型层的》兹致电阻，(1 + // 2^2)。
13. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于 <formula>formula see original document page 3</formula>
14.根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述透明导电层的 原始电阻(大于或等于所述N型层的原始电阻^ 。
15. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于
16. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述透明导电层包 括金属。
17. 根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于所述透明导电层包 括Ni/Au。
18. 根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于所述厚度tt是在50 A 到150 A的范围内。
19. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述透明导电层包 括半导体。
20. 根据权利要求19所述的发光装置，其特征在于所述透明导电层包 括氧化铟锡和氧化锌。
21. 根据权利要求19所述的发光装置，其特征在于所述厚度tt是在1000A到5000A的范围内。
22. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述N型层包括半 导体。
23. 根据权利要求22所述的发光装置，其特征在于所述N型层为GaAs、 氮化物基材料、铟基材料、铝基材料、镓基材料、硅基材料或铅基材料。
24. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述透明导电层安 置在所述P型层的表面上。
25. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述磁性材料为磁 性膜或磁性块体。
26. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述^f兹场B大于0.01 高斯(G)。
27. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述发光结构包括 无才;u材泮+。
28. 根据权利要求27所述的发光装置，进一步包括 活性层，其安置在所迷N型层与所述P型层之间； 第一电极，其耦合到所述P型层；以及 第二电极，其耦合到所述N型层。
29. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于所述发光结构包括 有机材料。
30. 根据权利要求29所述的发光装置，进一步包括 电致发光层，其安置在所述P型层与所述N型层之间；以及 阴极，其安置在所述N型层上。
31. 根据权利要求30所述的发光装置，其特征在于所述N型层包括电 子输送层。
32. 根据权利要求31所述的发光装置，其特征在于所述N型层进一步 包括安置在电子输送层与所述阴4及之间的电子注入层。
33. 根据权利要求30所述的发光装置，其特征在于所述P型层包括安 置在所述透明导电层与所述N型层之间的空穴输送层。
34. 根据权利要求33所述的发光装置，其特征在于所述P型层进一步 包括安置在空穴输送层与所述透明导电层之间的空穴注入层。
全文摘要
提供一种发光装置，其包含发光结构和磁性材料。所述发光结构具有带隙的激发结合能。所述磁性材料与所述发光结构耦合以在所述发光结构中产生磁场。所述激发结合能在室温下可高于约25.8meV。
文档编号H01L33/00GK101577306SQ200910203009
公开日2009年11月11日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年5月9日
发明者融 宣 申请人:财团法人工业技术研究院