本发明涉及发光二极管领域,尤其涉及一种发光二极管电极装置。
背景技术:
近年来,材料制备和器件制造技术的进步,使发光二极管(led)的发光效率得到了极大提高。与传统的白炽灯和荧光灯相比,led具有节能、环保以及寿命长等优点。因此,led广泛应用于各种照明和显示。
为减少电极挡光,led电极在芯片上面积占比通常设计得尽可能小。但这样使电极之间间隔较大,使电流无法在电极间均匀分布。为使电流扩展更为均匀。
目前,led器件的横向扩展往往不好,原因在于电极之间的水平间隔为半导体薄膜厚度的数十倍,导致电流在在纵向上,已经到达器件的有源区时,横向仍远未达到均匀的程度。因此,改善电流扩展的措施旨在减少电流横向扩展的电阻,或增加电流纵向流动的电阻。现有技术通过在外延结构中增加n-gan/u-gan(不掺杂gan,电阻大))的交叠结构,其原理都是在半导体材料内部实现电流扩展层的改善,外延结构厚度需要增加较大,生长成本增加较多。另外,增加的体电阻较大,器件的工作电压升高较多。
技术实现要素:
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种发光二极管电极装置,该电极装置在金属电极和半导体的界面改善电流扩展,金属与半导体界面的电导性易于调控,仅需很薄的一层金属,就可以实现电流扩展的显著改善,且器件电压的升高幅度较小。
本发明通过以下技术方案实现:
一种发光二极管电极装置,该发光二极管电极装置包括n电极、n型半导体导电层、发光层、p型半导体导电层和p电极;所述n电极、n型半导体导电层、发光层、p型半导体导电层和p电极依次接触;
所述n电极包括n电极电流扩展层和n电极欧姆接触金属层,n电极电流扩展层与n型半导体导电层直接接触;
所述p电极包括p电极电流扩展层和p电极欧姆接触金属层,p电极电流扩展层与p型半导体导电层直接接触。
其中,n电极电流扩展层和p电极电流扩展层厚度为0.01nm-100nm。
其中,n型半导体导电层为n型alxgayin1-x-yaszp1-z或n型alxgayin1-x-yn,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1;发光层为alxgayin1-x-yp或者alxgayin1-x-yn,0≤x≤1,0≤y≤1;p型半导体导电层为p型alxgayin1-x-ypzas1-z或p型alxgayin1-x-yn,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1。
其中,与n型alxgayin1-x-yn接触的n电极电流扩展层材料为金属材料;与p型alxgayin1-x-yn接触的p电极电流扩展层材料为金属材料。
其中,与n型alxgayin1-x-yn接触的n电极电流扩展层材料为化合物;与p型alxgayin1-x-yn接触的p电极电流扩展层材料为化合物。
其中,与n型alxgayin1-x-yaszp1-z接触的n电极电流扩展层材料为金属材料;与p型alxgayin1-x-ypzas1-z接触的p电极电流扩展层材料为金属材料。
其中,与n型alxgayin1-x-yaszp1-z接触的n电极电流扩展层材料为化合物;与p型alxgayin1-x-ypzas1-z接触的p电极电流扩展层材料为化合物。
其中,n型半导体导电层采用n-gan结构;发光层采用ingan/gan多量子阱结构;p型半导体导电层采用p-gan结构。
其中,p电极电流扩展层的材料为ni与o形成的化合物,所述p电极欧姆接触层为金属材料ag。
其中,n电极电流扩展层的材料为ag,所述n电极欧姆接触金属层材料为al或cr。
本发明的有益效果在于:
1.将半导体发光二极管的电流扩展,置于金属电极内完成。由于金属导电性能优越,本发明的电流扩展效果好,器件的工作电压升高较少,有利于提高器件的电光转换效率。
2.本发明改善电流扩展,仅需简单选择一薄层电流扩展金属,以及对金属作简单处理。方法简单,制造成本低。
附图说明
图1是本发明一种发光二极管电极装置的一种结构示意图;
图2是本发明一种发光二极管电极装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
本发明提供的一种发光二极管电极装置,用于改善电流扩展。具体地,该发光二极管电极装置包括n电极、n型半导体导电层、发光层、p型半导体导电层和p电极;上述n电极、n型半导体导电层、发光层、p型半导体导电层和p电极依次接触。
其中,n电极包括n电极电流扩展层和n电极欧姆接触金属层,n电极电流扩展层与n型半导体导电层直接接触,p电极包括p电极电流扩展层和p电极欧姆接触金属层,p电极电流扩展层与p型半导体导电层直接接触。
本发明的发光二极管电极装置包括两部分:电流扩展层和欧姆接触层。其中电流扩展层与半导体材料直接接触。电流扩展层与半导体材料为非欧姆接触,厚度较薄,电流扩展层之上是欧姆接触层。
下面结合图1、2对本发明作进一步说明。本发明包括n电极101,n型半导体导电层201,发光层301,p型半导体导电层401和p电极501。
n电极101包括n电极电流扩展层1011和n电极欧姆接触金属层1012,n电极电流扩展层1011与n型半导体导电层201直接接触,p电极501包括p电极欧姆接触金属层5012,p电极欧姆接触金属层5012与p型半导体导电层401直接接触(图1);或n电极101包括n电极欧姆接触金属层1012,n电极欧姆接触金属层1012与n型半导体导电层201直接接触,p电极501由p电极电流扩展层5011和p电极欧姆接触金属层5012构成,p电极电流扩展层5011与p型半导体导电层401直接接触(图2)。
n电极电流扩展层1011和p电极电流扩展层5011厚度为0.01nm-100nm。
n型半导体导电层201为n型alxgayin1-x-yaszp1-z或n型alxgayin1-x-yn,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1;发光层为alxgayin1-x-yp或者alxgayin1-x-yn,0≤x≤1,0≤y≤1;p型半导体导电层401为p型alxgayin1-x-ypzas1-z或p型alxgayin1-x-yn,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1。其中,x、y、z为实数,表示组分的百分比。
与n型alxgayin1-x-yn接触的n电极电流扩展层材料1011为金属,包括:ag、au、be、c、co、cu、fe、ge、ir、ni、os、pd、pt、re、rh、ru、sb、se和te中的一种或多种;与p型alxgayin1-x-yn接触的p电极电流扩展层材料5011为金属,包括:ag、al、as、b、ba、be、bi、ca、cd、ce、cr、cs、cu、fe、gd、ge、hf、in、k、la、li、lu、mg、mn、mo、na、nb、nd、pb、rb、re、rh、ru、sb、sc、sm、sn、sr、ta、tb、te、th、ti、tl、u、v、w、y、zn、zr中的一种或多种。
与n型alxgayin1-x-yn接触的n电极电流扩展层材料1011为化合物,包括,ti与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物,al与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物;与p型alxgayin1-x-yn接触的p电极电流扩展层材料5011为化合物,包括:au与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物,ni与n,o,f,p,s以及f六种元素中的一种或多种形成的化合物,pt与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物。
与n型alxgayin1-x-yaszp1-z接触的n电极电流扩展层材料1011包含:ag、as、au、b、ba、be、bi、c、ca、cd、ce、co、cs、cu、eu、fe、ga、gd、ge、hf、hg、in、ir、k、la、li、lu、mg、mn、mo、na、nb、nd、ni、os、pb、pd、pt、rb、re、rh、ru、sb、sc、se、si、sm、sn、sr、ta、tb、te、th、tl、u、v、w、y、zn、zr中的一种或多种;与p型alxgayin1-x-ypzas1-z接触的p电极电流扩展层材料5011包含:ag、al、as、b、ba、be、bi、c、ca、cd、ce、co、cr、cs、cu、eu、fe、ga、gd、ge、hf、hg、in、ir、k、la、li、lu、mg、mn、mo、na、nb、nd、ni、os、pb、pd、pt、rb、re、rh、ru、sb、sc、se、si、sm、sn、sr、ta、tb、te、th、ti、tl、u、v、w、y、zn、zr中的一种或多种。
与n型alxgayin1-x-yaszp1-z接触的n电极电流扩展层材料1011还包括:ti与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物,al与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物;与p型alxgayin1-x-ypzas1-z接触的p电极电流扩展层材料5011还包括:au与n,o,f,p,s以及f六种元素形成的一种或多种化合物。
上述元素及化合物只是示例性的,对于其他可以作为相应材料的元素及化合物,本领域技术人员也可以将其应用其中,并不局限于此。
本发明通过增大n电极101与n型半导体导电层201和/或p电极501与p型半导体导电层401之间的欧姆接触电阻,即增大二极管的纵向电阻,从而加大电流纵向扩展难度,更有利于电流的横向扩展。
n型半导体导电层201采用n-gan,发光层301采用ingan/gan多量子阱结构,p型半导体导电层401采用p-gan。p电极501由p电极电流扩展层5011和p电极欧姆接触金属层5012两部分构成,p电极电流扩展层5011的材料为ni与o形成的化合物,p电极欧姆接触层5012金属材料用ag;在n电极101中,n电极电流扩展层1012的材料为ag,n电极欧姆接触金属层1012与n型半导体导电层201直接接触,n电极欧姆接触金属层1012材料用al或cr。
本发明通过调节金属-半导体界面,在这个界面上,一侧为金属,一侧为高掺的半导体,电流流动的横向电阻较小,因此,只要稍增加纵向电阻,即可使得电流扩展得到显著改善。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形、改进及替代,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。