专利名称：发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种具有碳纳米管层的发光二极管。
背景技术：
由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。传统的发光二极管通常包括N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。发光二极管处于工作状态时，在P型半导体层与N型半 导体层上分别施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层中的电子在活性层中发生复合而产生光子，且光子从发光二极管中射出。然而，现有的发光二极管光取出效率(光取出效率通常指活性层中所产生的光波从发光二极管内部释放出的效率)较低，其主要原因如下其一，由于半导体的折射率大于空气的折射率，来自活性层的光波在半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分光波被限制在发光二极管的内部，直至被发光二极管内的材料完全吸收。其二，光取出效率低导致发光二极管内部产生大量的热量，又因发光二极管的结构及材料的限制，使得发光二极管内部产生的热量散发出去较困难，从而使得半导体材料的性能发生变化，降低了发光二极管的使用寿命，进而影响发光二极管的大规模应用。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一光取出效率较高且具有较长时用寿命的发光二极管。一种发光二极管，其包括一下电极、一第一半导体层、一活性层，一第二半导体层以及一上电极，所述活性层设置于所述第一半导体层和第二半导体层之间，所述下电极与所述第一半导体层电连接设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接设置，所述第二半导体层远离活性层的表面具有一出光面，其中，所述第一半导体层靠近下电极的表面为具有多个纳米级的凹槽形成一图形化的表面。—种发光二极管，其包括一下电极、一碳纳米管层、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层以及一上电极，所述活性层设置于所述第一半导体层和第二半导体层之间，且所述第一半导体层靠近下电极设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接，所述第二半导体层远离活性层的表面具有一出光面，其中，所述第一半导体层靠近下电极的表面具有多个凹槽以形成一图形化表面，所述碳纳米管层设置于该图形化的表面，并嵌入该多个凹槽中。一种发光二极管，其包括一下电极、一碳纳米管层、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层以及一上电极，所述活性层设置于所述第一半导体层和第二半导体层之间，且所述第一半导体层靠近下电极设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接，所述第二半导体层远离基底的表面设置有多个微结构，该表面为所述发光二极管的出光面，其中，所述第一半导体层靠近下电极的表面具有多个凹槽以形成一图形化表面，所述碳纳米管层设置于该图形化的表面，并嵌入该凹槽中。本发明提供的发光二极管由于第一半导体层表面为具有多个凹槽(微结构)的图形化表面，当活性层中产生的部分光子以大角度入射到该表面时，该微结构会改变光子的运动方向，并经过下电极反射后，使之从出光面射出，从而可以提高所述发光二极管的光取出率。进一步的，由于碳纳米管具有良好的导热及导电性，从而可以及时的将发光二极管工作过程中产生的热量导出，从而延长所述发光二极管的使用寿命。
图I是本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图2为本发明第一实施例中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图3为图2中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。图4为本发明采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图5为本发明采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本发明采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图7为本发明第一实施例制备的第一半导体层界面处的透射电镜照片。图8为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法制备的发光二极管的结构示意图。图9为本发明第二实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图10为本发明第二实施例提供的发光二极管的制备方法制备的发光二极管的结构示意图。图11为本发明第三实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图12为本发明第四实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图13为本发明第四实施例提供的发光二极管的制备方法制备的发光二极管的结构示意图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种发光二极管，其包括一下电极、一第一半导体层、一活性层，一第二半导体层以及一上电极，所述活性层设置于所述第一半导体层和第二半导体层之间，所述下电极与所述第一半导体层电连接设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接设置，所述第二半导体层远离活性层的表面具有一出光面，其特征在于，所述第一半导体层靠近下电极的表面为具有多个纳米级的凹槽形成一图形化的表面。
2.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述凹槽的最大宽度为50纳米 100纳米。
3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述凹槽之间的距离为10纳米 10微米。
4.一种发光二极管，其包括一下电极、一碳纳米管层、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层以及一上电极，所述活性层设置于所述第一半导体层和第二半导体层之间，且所述第一半导体层靠近下电极设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接，所述第二半导体层远离活性层的表面具有一出光面，其特征在于，所述第一半导体层靠近下电极的表面具有多个凹槽以形成一图形化表面，所述碳纳米管层设置于该图形化的表面，并嵌入该多个凹槽中。
5.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层为一连续的自支撑结构。
6.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管有序或无序排列。
7.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜、多个碳纳米管线状结构或其组合。
8.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管沿着平行于碳纳米管层表面的方向延伸。
9.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个空隙，所述第一半导体层延伸出所述多个空隙。
10.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述每个凹槽内设置有一个碳纳米管或由多个碳纳米管组成的一碳纳米管束，设置在多个凹槽内的碳纳米管相互通过范德华力连接构成所述碳纳米管层。
11.如权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述凹槽的最大宽度为20纳米 200纳米。
12.一种发光二极管，其包括一下电极、一碳纳米管层、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层以及一上电极，所述活性层设置于所述第一半导体层和第二半导体层之间，且所述第一半导体层靠近下电极设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接，所述第二半导体层远离基底的表面设置有多个微结构，该表面为所述发光二极管的出光面，其特征在于，所述第一半导体层靠近下电极的表面具有多个凹槽以形成一图形化表面，所述碳纳米管层设置于该图形化的表面，并嵌入该凹槽中。
13.如权利要求12所述的发光二极管，其特征在于，所述多个微结构为条形微结构或点状微结构。
14.如权利要求13所述的发光二极管，其特征在于，所述条形结构的最大宽度为10纳米 10微米。
15.如权利要求13所述的发光二极管，其特征在于，所述条形微结构的延伸方向与所述凹槽的延伸方向相同或交叉设置。
16.如权利要求14所述的发光二极管，其特征在于，所述交叉的角度大于0度小于等于90度。
全文摘要
本发明涉及一种发光二极管，其包括一下电极、一碳纳米管层、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层以及一上电极，所述第一半导体层、活性层以及第二半导体层依次层叠设置于所述下电极的一侧,且所述第一半导体层靠近下电极设置，所述上电极与所述第二半导体层电连接，其中，所述第一半导体层靠近下电极的表面具有多个凹槽以形成一图形化表面，所述碳纳米管层设置于该图形化的表面，并嵌入该多个凹槽中。
文档编号H01L33/00GK102760802SQ20111011076
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者范守善, 魏洋 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司