【技术实现步骤摘要】
本技术涉及发光二极管领域，尤其涉及一种led外延结构、led芯片。
技术介绍
1、可随着led技术的快速发展以及led光效的逐步提高，led的应用也越来越广泛，人们越来越关注led在显示屏的发展前景。led芯片，作为led灯的核心组件，其功能就是把电能转化为光能，具体的，包括外延片和分别设置在外延片上的n型电极和p型电极。所述外延片包括p型半导体层、n型半导体层以及位于所述n型半导体层和p型半导体层之间的有源层，当有电流通过led芯片时，p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子会向有源层移动，并在所述有源层复合，使得led芯片发光。
2、目前，为了实现led芯片内部的电流扩展和光的提取，通常采用在外延结构的表面设置电流扩展层和反射镜的设计。如，在gan基led芯片中：通常将ito作为电流扩展，但由于ito透明导电层的折射率为1.9，与空气的折射率仍有一定的差异，因此，仍有很大一部分光被反射回衬底而被吸收；同时，由于ito透明导电层的体电阻较大，使其电流的扩展效果受限。而在algainp基led芯片中：通常将p-gap窗口层作为电流扩展和欧姆接触，并通过分布式反射器(dbr反射结构)或全方向反射镜(odr反射结构)将一部分光反射至出光面增强出光；但dbr结构只对垂直入射和小角度入射的光提供高反射率，对角度较大的入射光发射率小致使大角度的入射光会透过dbr结构被衬底吸收；而通过反极性工艺实现的odr结构虽然具有较强的光提取率，但其制作工艺复杂、成本较高。
3、有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种led外延结构、
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种led外延结构、led芯片，以提高led芯片的发光效率。
2、为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
3、一种led外延结构，包括：
4、衬底；
5、位于所述衬底一侧表面依次层叠的n型半导体层、有源层、p型半导体层以及电流扩展层；
6、其中，所述电流扩展层包括内嵌金属纳米点阵结构的电流扩展层，且所述金属纳米点阵结构的自由振动频率与所述外延结构的出射光光子频率相匹配以形成等离激元共振效应。
7、优选地，所述电流扩展层包括沿所述p型半导体层表面依次设置的第一电流扩展层和第二电流扩展层；其中，所述金属纳米点阵结构通过金属纳米粒子间隔设置于所述第一电流扩展层背离所述p型半导体层的一侧表面，且所述第二电流扩展层通过嵌入所述金属纳米粒子间隔处的方式与所述第一电流扩展层形成接触。
8、优选地，沿所述金属纳米粒子上方的所述第二电流扩展层的高度不小于所述第一电流扩展层的高度。
9、优选地，所述第一电流扩展层的高度为h1，沿所述金属纳米粒子上方的第二电流扩展层的高度为h2，则h2≥1.2*h1。
10、优选地，各所述金属纳米粒子的大小均匀，且各相邻所述金属纳米粒子呈等间距排布。
11、优选地，所述金属纳米粒子包括ag、au、al、pt、pd、cu中的至少一种。作为一个优选方案，所述金属纳米粒子为au，其表面电子共振能为2.3ev，根据波长和能量对应关系式λ＝1240/e可知，此时对应的共振波长达到550nm左右即可实现等离激元共振效应；作为另一个优选方案，所述金属纳米粒子为ag，其表面电子共振能为2.7ev，根据波长和能量对应关系式λ＝1240/e可知，此时对应的共振波长为450nm左右即可实现等离激元共振效应。
12、优选地，所述金属纳米粒子呈圆形或椭圆形或多边形。
13、在本技术的一个技术方案中，所述led外延结构包括algainp基led外延结构；则所述衬底包括gaas衬底，所述n型半导体层包括n-algainp限制层，所述有源层包括mqw多量子阱有源层，所述p型半导体层包括p-algainp限制层，所述电流扩展层为p-gap窗口层；
14、所述p-gap窗口层包括在所述p-algainp限制层表面依次设置的第一p-gap窗口层和第二p-gap窗口层；其中，所述金属纳米点阵结构通过金属纳米粒子间隔设置于所述第一p-gap窗口层背离所述p-algainp限制层的一侧表面，且所述第二p-gap窗口层通过嵌入所述金属纳米粒子间隔处的方式与所述第一p-gap窗口层形成接触。
15、优选地，所述第一p-gap窗口层的厚度为20-100nm，包括端点值；所述第二p-gap窗口层的厚度为50-200nm，包括端点值。
16、在本技术的另一个技术方案中，所述led外延结构包括gan基led外延结构，则所述衬底包括蓝宝石衬底，所述n型半导体层包括n-gan层，所述有源层包括mqw多量子阱有源层，所述p型半导体层包括p-gan层，所述电流扩展层包括ito层；
17、所述ito层包括在所述p-gan层表面依次设置的第一ito层和第二ito层；其中，所述金属纳米点阵结构通过金属纳米粒子间隔设置于所述第一ito层背离所述p-gan层的一侧表面，且所述第二ito层通过嵌入所述金属纳米粒子间隔处的方式与所述第一ito层形成接触。
18、相应地，本技术还提供了一种led芯片，所述led芯片为algainp基led芯片，则其包括上述技术方案中的algainp基led外延结构。
19、相应地，本技术还提供了一种led芯片，所述led芯片为gan基led芯片，则其包括上述技术方案中的gan基led外延结构。
20、经由上述的技术方案可知，本技术提供的led外延结构，所述led外延结构包括位于所述衬底一侧表面依次层叠的n型半导体层、有源层、p型半导体层以及电流扩展层；其中，所述电流扩展层包括内嵌金属纳米点阵结构的电流扩展层，且所述金属纳米点阵结构的自由振动频率与所述外延结构的出射光光子频率相匹配以形成等离激元共振效应。基于上述设置，当光子入射到折射率不同的物质(如金属粒子、电流扩展层、空气等相互之间)的分界面时，金属表面的自由电子因为受到光子电磁场的作用而产生集体振荡，此时因所述金属纳米点阵结构的自由振动频率与所述外延结构的出射光光子频率相匹配可形成等离激元共振效应；在共振状态下，光子电磁场的能量被有效的转变为自由电子的集体振动能，从而金属表面共振的电子会与入射光子耦合，进而增强半导体的激发态，使更多的电子空穴对发生辐射复合，藉以增大led外延结构的内量子效率的同时，减小不同物质层间的界面反射以增大光提取率；此外，在所述电流扩展层中通过内嵌金属纳米点阵结构可进一步改善电流均匀性，进而有效提升器件的发光效率。
21、其次，所述电流扩展层包括沿所述p型半导体层表面依次设置的第一电流扩展层和第二电流扩展层；其中，所述金属纳米结构通过金属纳米粒子间隔设置于所述第一电流扩展层背离所述p型半导体层的一侧表面，且所述第二电流扩展层通过嵌入所述金属纳米粒子间隔处的方式与所述第一电流扩展层形成接触；进一步地，沿所述金属纳米本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LED外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述电流扩展层包括沿所述P型半导体层表面依次设置的第一电流扩展层和第二电流扩展层；其中，所述金属纳米点阵结构通过金属纳米粒子间隔设置于所述第一电流扩展层背离所述P型半导体层的一侧表面，且所述第二电流扩展层通过嵌入所述金属纳米粒子间隔处的方式与所述第一电流扩展层形成接触。
3.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，沿所述金属纳米粒子上方的所述第二电流扩展层的高度不小于所述第一电流扩展层的高度。
4.根据权利要求3所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一电流扩展层的高度为H1，沿所述金属纳米粒子上方的第二电流扩展层的高度为H2，则H2≥1.2*H1。
5.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，各所述金属纳米粒子的大小均匀，且各相邻所述金属纳米粒子呈等间距排布。
6.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述金属纳米粒子包括Ag、Au、Al、Pt、Pd、Cu中的至少一种。
7.根据权利要求
8.根据权利要求1至7任一项所述的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括AlGaInP基LED外延结构；则所述衬底包括GaAs衬底，所述N型半导体层包括N-AlGaInP限制层，所述有源层包括MQW多量子阱有源层，所述P型半导体层包括P-AlGaInP限制层，所述电流扩展层为P-GaP窗口层；
9.根据权利要求8所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一P-GaP窗口层的厚度为20-100nm，包括端点值；所述第二P-GaP窗口层的厚度为50-200nm，包括端点值。
10.根据权利要求1至7任一项所述的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括GaN基LED外延结构，则所述衬底包括蓝宝石衬底，所述N型半导体层包括N-GaN层，所述有源层包括MQW多量子阱有源层，所述P型半导体层包括P-GaN层，所述电流扩展层包括ITO层；
11.一种LED芯片，所述LED芯片为AlGaInP基LED芯片，其特征在于，包括权利要求8所述的AlGaInP基LED外延结构。
12.一种LED芯片，所述LED芯片为GaN基LED芯片，其特征在于，包括权利要求10所述的GaN基LED外延结构。
...【技术特征摘要】
1.一种led外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的led外延结构，其特征在于，所述电流扩展层包括沿所述p型半导体层表面依次设置的第一电流扩展层和第二电流扩展层；其中，所述金属纳米点阵结构通过金属纳米粒子间隔设置于所述第一电流扩展层背离所述p型半导体层的一侧表面，且所述第二电流扩展层通过嵌入所述金属纳米粒子间隔处的方式与所述第一电流扩展层形成接触。
3.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，沿所述金属纳米粒子上方的所述第二电流扩展层的高度不小于所述第一电流扩展层的高度。
4.根据权利要求3所述的led外延结构，其特征在于，所述第一电流扩展层的高度为h1，沿所述金属纳米粒子上方的第二电流扩展层的高度为h2，则h2≥1.2*h1。
5.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，各所述金属纳米粒子的大小均匀，且各相邻所述金属纳米粒子呈等间距排布。
6.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，所述金属纳米粒子包括ag、au、al、pt、pd、cu中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的led外延结构，其特征在于，所述金属纳米粒子呈圆形或椭圆形或多边形...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭贤春，陈睿民，陈浪，曹金如，徐晶，朱万祥，张阿芹，马英杰，韩效亚，
申请(专利权)人：江西乾照半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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