半导体结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种半导体结构，其包括：一有源层，包括依次层叠设置的一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；一第三光学对称层设置于所述第二半导体层远离基底的一侧，所述第三光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5；一金属层设置于所述第三光学对称层远离基底的一侧；一第四光学对称层设置于所述金属层远离基底的一侧，所述第四光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5；以及一第一光学对称层设置于所述第四光学对称层远离基底的一侧，所述第一光学对称层的折射率n1与所述缓冲层和有源层的整体的等效折射率n2的差值?n1于等于0.3，其中?n1=|n1-n2|。
【专利说明】半导体结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体结构。
【背景技术】
[0002]由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光半导体结构具有寿命长、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。
[0003]传统的半导体结构通常包括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。所述P型半导体层远离基底的表面作为半导体结构的出光面。半导体结构处于工作状态时，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，光从半导体结构中射出。然而，来自活性层的近场倏逝光波在向外辐射的过程中均由于迅速衰减而无法出射，从而被限制在半导体结构的内部，被半导体结构内的材料完全吸收，影响了半导体结构的出光率。
【发明内容】
[0004]综上所述，确有必要提供一种光取出效率较高的半导体结构。
[0005]一种半导体结构，其包括:一有源层，包括依次层叠设置的一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；一第三光学对称层设置于所述第二半导体层远离基底的一侧，所述第三光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 金属层设置于所述第三光学对称层远离基底的一侧；一第四光学对称层设置于所述金属层远离基底的一侧，所述第四光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 ;以及一第一光学对称层设置于所述第四光学对称层远离基底的一侧，所述第一光学对称层的折射率Ii1与所述缓冲层116和有源层的整体的等效折射率n2的差值An1于等于0.3,其中An1=In1-1i21。
[0006]与现有技术相比，本发明提供的半导体结构具有以下有益效果:第一，由活性层产生的近场倏逝波到达金属层后，在金属层的作用下近场倏逝波被放大并转换成为金属等离子体，金属等离子体被金属层散射，从而向周围传播，由于半导体结构以金属层为对称中心，位于金属层两侧对称位置的两元件的折射率相近，因此，该对称结构可改变金属等离子体的场分布，使得金属等离子体均匀地向金属层的上下两侧均匀传播，金属等离子体经由第二光学对称层和基底均匀出射；第二，所述半导体结构在使用过程中，给第一半导体层和第二半导体层分别施加电压，第一半导体层和第二半导体层将分别产生电子和空穴，该电子和空穴在活性层中结合产生近场倏逝波，由活性层产生的光子传播至金属层后，金属层在光子的作用下产生金属等离子体，金属等离子体向周围传播，当金属等离子体传播到达活性层之后，与活性层中的量子阱相互作用，使活性层激光出更多的光子。如此，在金属层和活性层的相互作用下，活性层可以产生出更多的光子，使半导体结构的发光效率较高。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明第一实施例提供的半导体结构的结构示意图。
[0008]图2为本发明第二实施例提供的半导体结构的结构示意图。
[0009]图3为本发明第三实施例提供的半导体结构的结构示意图。
[0010]图4为本发明第四实施例提供的半导体结构的结构示意图。
[0011]图5为本发明第五实施例提供的半导体结构的结构示意图。
[0012]图6为图5中的半导体结构中形成有三维纳米结构的第二半导体层的结构示意图。
[0013]图7为图5中的半导体结构中形成有三维纳米结构的第二半导体层的扫描电镜示意图。
[0014]图8为本发明第六实施例提供的发光二极管的结构示意图。
[0015]图9为本发明第七实施例提供的图8中的发光二极管的制备方法的工艺流程图。
[0016]图10为本发明第九实施例提供的发光二极管的结构示意图。
[0017]图11为本发明第十一实施例提供的发光二极管的结构示意图。
[0018]图12为本发明第十二实施例提供的发光二极管的结构示意图。
[0019]图13为本发明第十四实施例提供的发光二极管的结构示意图。
[0020]图14为本发明第十六实施例提供的发光二极管的结构示意图。
[0021]图15为本发明第十七实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
[0022]图16为本发明第十八实施例提供的波导管的横截面示意图。
[0023]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种半导体结构,其包括: 一有源层，包括依次层叠设置的一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；其特征在于，进一步包括 一第三光学对称层设置于所述第二半导体层远离基底的表面并接触设置，所述第三光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 ; 一金属层设置于所述第三光学对称层远离基底的表面并接触设置； 一第四光学对称层设置于所述金属层远离基底的表面并接触设置，所述第四光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 ;以及 一第一光学对称层设置于所述第四光学对称层远离基底的表面并接触设置，所述第一光学对称层的折射率Ii1与所述缓冲层和有源层的整体的等效折射率n2的差值An1小于等于 0.3,其中 An1= I n「n21。
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述金属层的材料为金、银、铝、铜、金银合金、金招合 金或银招合金。
3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第三光学对称层的折射率与第四光学对称层的折射率一致。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第三光学对称层或所述第四光学对称层的厚度为5纳米至40纳米。
5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的折射率的范围为2.2至2.8。
6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的材料为二氧化钛、氧化铪、氧化锆、聚酰亚胺或者三氧化二钇。
7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的厚度与有源层的整体厚度一致。
8.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构进一步包括多个三维纳米结构，所述三维纳米结构设置于金属层分别与第三光学对称层和第四光学对称层接触的表面。
9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构进一步包括多个三维纳米结构，所述三维纳米结构设置于第一半导体层、活性层、第二半导体层、第三光学对称层、金属层、第四光学对称层、第一光学对称层以及第二光学对称层的表面。
10.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，所述多个三维纳米结构并排延伸，每一所述三维纳米结构包括一第一凸棱及一第二凸棱，所述第一凸棱与第二凸棱并排延伸，相邻的第一凸棱与第二凸棱之间具有一第一凹槽，相邻的三维纳米结构之间形成第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。
11.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，每个三维纳米结构沿其延伸方向上的横截面为M形。
12.—种半导体结构,其包括: 一基底; 一有源层设置于所述基底的一表面； 其特征在于:进一步包括一第三光学对称层设置于所述有源层远离基底的一侧，所述第三光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 ; 一金属层设置于所述第三光学对称层远离基底的一侧； 一第四光学对称层设置于所述金属层远离基底的一侧，所述第四光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 ;以及 一第一光学对称层设置于所述第四光学对称层远离基底的一侧，所述第一光学对称层180的折射率Ii1与所述缓冲层116和有源层的整体的等效折射率112的差值An1于等于0.3，其中 An1=In1Ti21 ； 一第二光学对称层设置于所述第一光学对称层远离基底的表面，第二光学对称层190的折射率n3与基底110的折射率n4之差An2小于等于0.1,其中Δη2=|η3_η4|。
13.如权利要求12所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的厚度与有源层的整体厚度一致。
14.如权利要求12所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光学对称层的厚度为30纳米至80纳米。
15.一种半导体结构，其包括: 一有源层，包括依次层叠设置的一 N型半导体层、一活性层以及一 P型半导体层；其特征在于，进一步包括 一第三光学对称层设置于所述P型半导体层远离基底的表面并接触设置，所述第三光学对称层的折射率的范围为 1.2至1.5 ; 一金属层设置于所述第三光学对称层远离基底的表面并接触设置； 一第四光学对称层设置于所述金属层远离基底的表面并接触设置，所述第四光学对称层的折射率的范围为1.2至1.5 ;以及 一第一光学对称层设置于所述第四光学对称层远离基底的表面并接触设置，所述第一光学对称层的折射率Ii1与所述缓冲层和有源层的整体的等效折射率η2的差值An1小于等于 0.3,其中 An1= I η「η21。
【文档编号】H01L31/0216GK103474548SQ201210185722
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】张淏酥, 朱钧, 李群庆, 金国藩, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司