全向反射器和采用其的发光二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种具有由导电纳米棒形成的透明导电低指数层的全向反射器和采用该全向反射器的发光二极管。该全向反射器包括：由导电纳米棒形成的透明导电低指数层；和由金属形成的反射层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电全向反射器和采用其的发光二极管，更具体而言，涉及一种具有高电-光特性的反射器和采用其的发光二极管。
技术介绍
用在LED中的反射器必须具有高导电性和反射率。由Ag或Al形成的高反射金属电极已经被用作单向金属反射器。这种金属反射器由于作为金属本身性质的反射系数和消光系数而不能获得超过预定限度的反射率。如图1所示，提出了如图1的全向反射器(ODR)以突破例如金属反射率(Ag约86％，Al约92％)的限制。ODR具有其中低指数层(index layer)和由Ag或Al形成的金属层依次堆叠在半导体层上的结构。低指数层的厚度th必须与波长λ的1/4n(n折射率)成比例，使得ODR获得高反射率。低指数层由具有低反射率的材料例如SiO2或Si3N4形成。金属层由具有高消光系数的材料例如Ag或Al金属形成。然而，在ODR结构中，形成低指数层的材料通常是非导体。这样，低指数层不能由注入电流的有效元件(active element)形成。美国专利No.6,784,462公开了具有高的光引出效率的发光二极管。反射器设置在基底和光发射体之间，并包括由低指数材料例如SiO2、Si3N4、MgO等形成的透明层和由Ag、Al等形成的反射层。该发光二极管特征在于多个微欧姆接触排列在反射器的透明层上以注入电流。该透明层由低指数材料例如SiO2、Si3N4、MgO等形成，且该反射器由Ag或Al形成。然而，公开的发光二极管使用具有有限面积的微欧姆接触。因此，接触电阻大，且因此操作电压高。而且，将透明层穿孔到微小尺寸的工艺不适合大量生产并要求精细的构图和蚀刻工艺。要求低指数层的折射率最小化以获得高质量ODR，因为反射率随着折射率的降低而增加。图2A和2B是示出Ag ODR的反射率和Al ODR关于低指数层的折射率的变化的曲线图。Ag ODR包括具有2000厚度的Ag反射器，且Al ODR包括具有2000厚度的Al反射器。如图2A和2B所示，反射率随著折射率的降低而增加。在400nm波长处，Al ODR的反射率远高于Ag ODR的。因此，在ODR中可用的1.1和1.5之间的折射率范围内可以获得92％或以上的高反射率。换句话说，要求低指数层的折射率最小化以获得高质量的ODR。此外，要求透明度和导电率高。
技术实现思路
本专利技术提供了采用具有高电导率和很低折射率的低指数层以保证高电特性和高光初始效率的ODR以及采用该ODR的发光二极管。根据本专利技术的一方面，提供了一种全向反射器，所述全向反射器包括由导电纳米棒形成的透明导电低指数层；和由金属形成的反射层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括包括有源层和上及下半导体层的发光区；包括多个形成在发光区的上和下半导体层之一上的导电纳米棒的透明导电低指数层；和形成在透明导电低指数层上的金属反射层。多个导电纳米棒可以由透明导电氧化物或者透明导电氮化物形成。透明导电氧化物可以由In、Sn、或Zn氧化物并可选地包括掺杂剂。掺杂剂可以是Ga、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Pd、Pt或La。透明导电氮化物可以包括Ti和N并由TiN、TiON或InSnON形成。透明导电低指数层的厚度可以与发光区峰值波长的1/4n(n折射率)成比例。金属反射层可以由Ag、Ag2O、Al、Zn、Ti、Rh、Mg、Pd、Ru、Pt和Ir形成。导电纳米棒可以采用溅射或电子束斜角淀积形成。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的示范性实施例，本专利技术的上述和其他特定和优点将变得更为明显，在附图中图1是示出通常ODR堆叠结构的视图；图2A和2B是示出ODR反射率相对于ODR的低指数层的折射率变化的变化的曲线图；图3A是示出根据本专利技术实施例的发光二极管的堆叠结构的示意性截面图；图3B是相应于图3A所示的部分A的实际样品的扫描电子显微图像(SEM)；图4是示出采用简单金属反射器的常规发光二极管的堆叠结构的截面图；图5A是示出图3A所示的本专利技术的发光二极管和图4所示的常规发光二极管的电流(I)-电压(V)特性的曲线图；图5B是示出关于图3A所示的本专利技术的发光二极管和图4所示的常规发光二极管的电流变化的光输出的曲线图；图6是根据本专利技术的实施例的ODR中实际制造的纳米棒低指数层的SEM；图7是示出根据本专利技术实施例使用电子束斜角淀积而形成纳米棒低指数层的方法的图；图8是示出束流入射角和采用电子束斜角淀积所形成的纳米棒的斜角的实际制造的样品的SEM；图9是示出在硅化物基底上由SiO2纳米棒形成为150.8nm厚度的低指数层的折射率关于波长变化的图；图10A是ITO纳米棒低指数层的SEM；图10B是ITO纳米棒低指数层的AFM；图11A是CIO(CuInO)纳米棒低指数层的SEM；图11B是CIO纳米棒低指数层的表面的AFM。具体实施例方式此后，将参照附图详细描述根据本专利技术的有限实施例的ODR和采用ODR的发光二极管。图3A是具有根据本专利技术实施例的ODR的发光二极管的示意性截面图，且图3B是相应于图1的部分A的实际制造的ODR的SEM。如图3A所示，包括下半导体层21、有源区22和上半导体层23的发光区形成在透明蓝宝石基底10上。包括下半导体21和上半导体23之一作为一个元件的ODR 30即本实施例中的上半导体层23形成在发光区20上。如图3A和3B所示，ODR 30包括上半导体层23、在上半导体层23上由导电纳米棒形成的低指数层31、形成在低指数层31上的金属反射层32。导电纳米棒可以由透明导电氧化物(TCO)或透明导电氮化物(TCN)形成。TCO可以是可选择地包括掺杂剂的In、Sn或Zn氧化物。此处，可用的掺杂剂可以是Ga、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Pd、Pt或La。TCN包括Ti或/和N，即Ti和N中至少一个，具体地，可以由TiN、TiON或InSnON形成。低指数层31的厚度与发光区20的峰值波长的1/4n成比例。金属反射层32由Ag、Ag2O、Al、Zn、Ti、Rh、Mg、Pd、Ru、Pt、Ir等形成。图4是与本专利技术的发光器件相比较的参考样品的截面图，即其中Ag反射器没有低指数层而直接形成在上半导体层上的发光器件。图5A是示出图3A所示的本专利技术的发光器件和图4所示的发光器件的I-V特性的曲线图。参照图5A，发光二极管在相对低于参考样品的电压下显示出很高的电流。具体地，在3V和4V之间的电压范围内出现显著的电流提高。然而，参考样品要求相当高的驱动电压。具体地，参考样品要求更高的驱动电压以获得高电流。如图5A所示，本专利技术的发光器件在低电压下显示出很高的电流。而且，在与电流比较时，电压显示出很小变化。图5B是示出光强随图3A所示的本专利技术的发光器件和图4所示的参考样品的电流的变化，即光探测器的输出电压变化的曲线图。图5B的结果可以通过图5A的结果而评价。换句话说，本专利技术的发光二极管在与参考样品相同的电流下显示出很高的光强。图6是实际制造的导电低指数层的SEM。SEM的下部显示了导电低指数层的剖面，且SEM的上部显示了低指数层的表面。图6所示的导电低指数层是采用电子束斜角淀积形成在硅基底上的SiO2纳米棒。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全向反射器，包括：　　　　透明导电低指数层，由导电纳米棒形成；和　　　　反射层，由金属形成。

【技术特征摘要】
US 2005-8-3 60/704,884;KR 2005-9-26 89473/051.一种全向反射器，包括透明导电低指数层，由导电纳米棒形成；和反射层，由金属形成。2.如权利要求1所述的全向反射器，其中所述导电纳米棒由透明导电氧化物和透明导电氮化物之一形成。3.如权利要求2所述的全向反射器，其中所述透明导电氮化物包括Ti和N的至少一种。4.如权利要求3所述的全向反射器，其中所述透明导电氮化物由TiN、TiON和InSnON之一形成。5.如权利要求2所述的全向反射器，其中所述透明导电氧化物由In、Sn和Zn氧化物之一形成。6.如权利要求5所述的全向反射器，其中所述透明导电氧化物包括掺杂剂。7.如权利要求6所述的全向反射器，其中所述掺杂剂是Ga、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Pd、Pt和La之一。8.如权利要求1所述的全向反射器，其中所述透明导电氧化物由In、Sn和Zn氧化物之一形成，且包括Ga、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Pd、Pt和La作为掺杂剂。9.如权利要求1到8中任何一个所述的全向反射器，其中所述透明导电低指数层的厚度与光的峰值波长的1/4n成比例。10.如权利要求9所述的全向反射器，其中所述反射层由Ag、Ag2O、Al、Zn、Ti、Rh、Mg、Pd、Ru、Pt和Ir之一形成。11.如权利要求9所述的全向反射器，其中所述导电纳米棒采用溅射和电子束斜角淀积之一形成。12.如权利要求1到8任何一个所述的全向反射器，其中所述导电纳米棒采用溅射和电子束斜角淀积...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵济熙，奚静群，金钟奎，朴容助，孙哲守，E弗雷德舒伯特，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，伦塞勒工艺研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]