一种发光元件制造技术

本申请提供了一种发光元件，衬底具有第一表面和第二表面；外延层位于衬底的第一表面上并依次包括N型半导体层、发光层和P型半导体层，反射结构包括设置在衬底的第二表面上，和/或P型半导体层上的反射膜组；反射膜组至少包括第一绝缘反射层和第二绝缘反射层，第一绝缘反射层对第一波长范围的光比对第二波长范围的光具有更高的反射率，第二绝缘反射层对第二波长范围的光比对第一波长范围的光具有更高的反射率，第二波长范围中的波长大于第一波长范围中的波长；第二绝缘反射层的总厚度大于第一绝缘反射层的总厚度，反射结构对波长范围在400nm～900nm的光的反射率大于等于85％。本申请能够减少膜层的吸收损耗，达到提高外量子效率的效果。率的效果。率的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种发光元件


[0001]本申请涉及半导体
，尤其是涉及一种发光元件。

技术介绍

[0002]发光二极管为半导体发光元件，通常由如GaN、GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成，其核心是具有发光特性的PN结，在外接电源的作用下，电子和空穴相对以后产生复合辐射而发光。发光二极管具有成本低、光效高、节能环保等优点，被广泛用于照明、可见光通信及发光显示等场景。具体地讲，背光单元、普通照明设备所需的发射诸如白光的混合颜色的光的各种类型的发光二极管封装件已被市场化。
[0003]由于从发光二极管封装件输出的光主要取决于发光二极管芯片的光效率，因此已持续地进行提高发光二极管芯片的光效率的研究。具体地讲，已持续地进行提高发光二极管芯片的光提取效率的尝试。已知其中一种尝试为在诸如蓝宝石的透明基板的底表面上形成金属反射器或分布布拉格反射器的技术。如中国专利zL201010548438.5，其通过周期性地讲TiO2/SiO2涂覆到研磨后的蓝宝石基板上，通过采用分布布拉格反射器，对于400nm至500nm的蓝光波长范围的光、500nm至600nm的绿光波长范围的光及600nm至700nm的红光波长范围的光，可获得90％或更高的反射率，甚至98％或更高的反射率。但对更高波长范围的光，如700nm至900nm范围的光的反射率在程断崖式下降，且如论如何调整反射层，其对750nm以上的光的反射率都无法达到60％以上，影响了发光二极管封装件的出光效率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种发光元件，反射结构对波长范围在400nm～900nm的光的反射率达到大于等于85％，从而减少膜层的吸收损耗，达到提高外量子效率的效果。
[0005]第一方面，本申请提供了一种发光元件，包括：
[0006]衬底，具有第一表面和第二表面；
[0007]外延层，位于所述衬底的第一表面上并依次包括N型半导体层、发光层和P型半导体层，
[0008]反射结构，包括设置在所述衬底的第二表面上，和/或P型半导体层上的反射膜组；
[0009]其中，所述反射膜组至少包括第一绝缘反射层和第二绝缘反射层，所述第一绝缘反射层对第一波长范围的光比对第二波长范围的光具有更高的反射率，所述第二绝缘反射层对第二波长范围的光比对第一波长范围的光具有更高的反射率，所述第二波长范围中的波长大于所述第一波长范围中的波长；所述第二绝缘反射层的总厚度大于所述第一绝缘反射层的总厚度，所述反射结构对波长范围在400nm～900nm的光的反射率大于等于85％。
[0010]在一种可选的实施例中，所述反射结构对波长范围在400nm～550nm的光的反射率为98％～100％；所述反射结构对波长范围在550nm～700nm的光的反射率为85％～100％；所述反射结构波长范围在700nm～900nm的光的反射率为90％～100％。
[0011]在一种可选的实施例中，所述第一绝缘反射层和所述第二绝缘反射层均由第一材料层和第二材料层层叠形成，所述第一材料层的吸收峰反射率高于所述第二材料层的吸收峰反射率；
[0012]其中，所述第一材料层的总厚度在所述反射膜组的整体厚度中占比在30％～37％之间。
[0013]在一种可选的实施例中，所述第一绝缘反射层中的全部第一材料层的厚度在所述第一绝缘反射层的整体厚度中占比在35％～40％之间；所述第二绝缘反射层中的全部第一材料层的厚度在所述第二绝缘反射层的整体厚度中占比在25％～35％之间。
[0014]在一种可选的实施例中，所述第一材料层的材料包括以下项中的任意一项：二氧化钛、二氧化锆、五氧化二钽、包含二氧化锆和二氧化钛的混合物、包含五氧化二钽和二氧化钛的混合物；
[0015]所述第二材料层的材料包括以下项中的任意一项：二氧化硅、包含二氧化硅和氧化铝的混合物。
[0016]在一种可选的实施例中，定义所述第一绝缘反射层中沿着第一方向设置的第一对第一材料层和第二材料层为第一反射对，定义所述第二绝缘反射层中沿着第一方向设置的最后一对第一材料层和第二材料层为第2n反射对；
[0017]所述第一绝缘反射层中至少存在一半的反射对的厚度大于所述第2n反射对的厚度；
[0018]其中，所述第一反射对的厚度大于所述第2n反射对的厚度，且小于所述第二绝缘反射层的平均厚度。
[0019]在一种可选的实施例中，定义所述反射膜组中沿着第一方向依次设置的一个第一材料层和一个第二材料层为一个反射对；
[0020]在每个反射对中，所述第二材料层的厚度大于所述第一材料层的厚度；
[0021]其中，至少有一组反射对中的第一材料层的厚度大于另一组反射对中第二材料层的厚度。
[0022]在一种可选的实施例中，所述第一绝缘反射层中至少存在一个反射对的厚度大于所述第二绝缘反射层中的其中一个反射对的厚度。
[0023]在一种可选的实施例中，在所述第二绝缘反射层中，沿着第一方向设置的反射对中第二材料层的厚度按照预设规律变化；
[0024]其中，所述反射膜组的厚度在4.0μm～5μm之间，全部第一材料层的厚度之和在1.2μm～1.7μm之间，全部第二材料层的厚度之和在2.8μm～3.3μm之间。
[0025]在一种可选的实施例中，所述反射结构还包括插入层，所述插入层层叠设置在所述第一绝缘反射层或第二绝缘反射层上。
[0026]在一种可选的实施例中，所述发光元件被构造为发射第一波长范围的光和第二波长范围的光；
[0027]若所述发光元件先发射第一波长范围的光再发射第二波长范围的光，则所述第一绝缘反射层比所述第二绝缘反射层更靠近所述发光元件的发光层；
[0028]若所述发光元件先发射第二波长范围的光再发射第一波长范围的光，则所述第二绝缘反射层比所述第一绝缘反射层更靠近所述发光元件的发光层。
[0029]在一种可选的实施例中，所述反射结构的各个反射对中最靠近所述发光层的是第一材料层。
[0030]在一种可选的实施例中，所述反射结构还包括设置在所述反射膜组上的金属反射层；带有所述金属反射层的反射结构对波长范围在400nm～1200nm的光的反射率大于等于90％；其中，当入射角小于10
°
时，在波长为400nm～1200nm范围内，所述反射结构的反射率大于90％。
[0031]在一种可选的实施例中，所述金属反射层为Ag或Al。
[0032]与现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0033]本申请提供的发光元件中，反射结构包括设置在衬底的第二表面上，和/或P型半导体层上的反射膜组；反射膜组至少包括第一绝缘反射层和第二绝缘反射层，第一绝缘反射层对第一波长范围的光比对第二波长范围的光具有更高的反射率，第二绝缘反射层对第二波长范围的光比对第一波长范围的光具有更高的反射率，第二波长范围中的波长大于第一波长范围中的波长；第二绝缘反射层的总厚度大于第一绝缘反射层的总厚度，反射结构对波长范围在4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光元件，其特征在于，包括：衬底，具有第一表面和第二表面；外延层，位于所述衬底的第一表面上并依次包括N型半导体层、发光层和P型半导体层，反射结构，包括设置在所述衬底的第二表面上，和/或P型半导体层上的反射膜组；其中，所述反射膜组至少包括第一绝缘反射层和第二绝缘反射层，所述第一绝缘反射层对第一波长范围的光比对第二波长范围的光具有更高的反射率，所述第二绝缘反射层对第二波长范围的光比对第一波长范围的光具有更高的反射率，所述第二波长范围中的波长大于所述第一波长范围中的波长；所述第二绝缘反射层的总厚度大于所述第一绝缘反射层的总厚度，所述反射结构对波长范围在400nm～900nm的光的反射率大于等于85％。2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述反射结构对波长范围在400nm～550nm的光的反射率为98％～100％；所述反射结构对波长范围在550nm～700nm的光的反射率为85％～100％；所述反射结构波长范围在700nm～900nm的光的反射率为90％～100％。3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一绝缘反射层和所述第二绝缘反射层均由第一材料层和第二材料层层叠形成，所述第一材料层的吸收峰反射率高于所述第二材料层的吸收峰反射率；其中，所述第一材料层的总厚度在所述反射膜组的整体厚度中占比在30％～37％之间。4.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于，所述第一绝缘反射层中的全部第一材料层的厚度在所述第一绝缘反射层的整体厚度中占比在35％～40％之间；所述第二绝缘反射层中的全部第一材料层的厚度在所述第二绝缘反射层的整体厚度中占比在25％～35％之间。5.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于，所述第一材料层的材料包括以下项中的任意一项：二氧化钛、二氧化锆、五氧化二钽、包含二氧化锆和二氧化钛的混合物、包含五氧化二钽和二氧化钛的混合物；所述第二材料层的材料包括以下项中的任意一项：二氧化硅、包含二氧化硅和氧化铝的混合物。6.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于，定义所述第一绝缘反射层中沿着第一方向设置第一对第一材料层和第二材料层为第一反射对，定义所述第二绝缘反射层中沿着第一方向设置的最后一对第一材料层和第二材料层为第2n反射对；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬梅，王思博，廖汉忠，芦玲，
申请(专利权)人：淮安澳洋顺昌光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：