发光元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于一种发光元件，尤指于垂直式蓝光发光二极管的N型半导体层上制 作H维木堆状光子晶体的一种复合型结构发光元件。
【背景技术】
[0002]一般而言，发光二极管（Li曲t-EmittingDiode,LED)具有省电及轻薄短小的特 性，W指示照明、装饰照明、手机背光应用为主，但随着光源效率不断提升，开始应用于显 示器、部分传统汽车照明、建筑照明W及部分室内照明，逐步取代现有白识灯W及英光灯。 但目前业界蓝光二极管发光效率低落，W及白光二极管要成为照明光源需要发光效率为 1501m/WW上为最佳，而国内外厂商的白光二极管的发光效率普遍只有lOOlm/W，发光效率 明显不足。习知发光二极管利用反射或折射的手段集中散发的光线，但发光层所产生的光 只能在元件内部全反射，并无法有效地出光，从而大部分光波被限制于发光二极管的内部， 直至被发光二极管内的材料完全吸收，故使得光引出效率不佳，造成发光效率降低的问题。
【发明内容】
[0003] 因此为解决习知发光二极管光引出效率不佳，造成发光效率降低的问题，本发明 提出一种发光元件，使用一垂直式蓝光发光二极管晶粒当基底，并于蓝光发光二极管晶粒 的N型半导体层上制作H维木堆状光子晶体形成复合型结构的发光元件，不仅可避免发光 损失提升发光效率，并可加入一英光层或一英光物，利用H维木堆状光子晶体调变色温，进 而提升发光元件的演色性。
[0004] 本发明的一发光元件，包含一第一电极；一导电基板，配置于该第一电极上；一金 属反射层，配置于该导电基板上；一P型半导体层，配置于该金属反射层上；一发光层，配置 于该P型半导体层上；一N型半导体层，配置于该发光层上；一H维木堆状光子晶体，制作 于该N型半导体层上，W及一第二电极，配置于该H维木堆状光子晶体上，形成复合型结构 的该发光元件。且该发光元件更可进一步包含一英光层，该英光层配置于该H维木堆状光 子晶体上。
[0005] 其中该导电基板的材质可W是娃（Si)、碳化娃（SiC)、硫化锋狂nS)、砸化锋 狂nSe)、电锻铜或电锻多层金属。该金属反射层的材质可W是笛、金、银、铜、铅、媒、铁、 铅、把或W上金属和合金的组合。该P型半导体层的材质可W是氮化嫁（GaN)、氮化钢嫁 (InGaN)、氮化嫁系或氮基半导体。该N型半导体层的材质可W是氮化嫁（GaN)、氮化钢 嫁（InGaN)、氮化嫁系或氮基半导体。该发光层的材质可W是氮化钢嫁（InGaN)和氮化嫁 佑aN)、氮化铅嫁和氮化嫁（AlGaN/GaN)、神化铅嫁和神化嫁（AlGaAs/GaAs)的多层量子阱 或碳化娃（SiC)。该英光层的材质可W是纳米有机发光材料、纳米无机发光材料、英光染料、 英光染剂、纳米英光粉或量子点英光材料。
[0006] 而该H维木堆状光子晶体的材质可选自于一半导体材料、一有机高分子、一无机 高分子、一有机化合物、一无机化合物、一金属或其组合。其中该半导体材料可W为氮化 嫁、氮化钢嫁、钢化嫁、氮化铅嫁、神化铅嫁、神化嫁或其组合；该有机高分子可w为聚苯己 帰系列、聚甲基丙帰酸甲醋系列、聚马来酸系列、聚乳酸系列、聚胺基酸系列的高分子或其 组合；该无机化合物可W为Ag2〇、CuO、化0、CdO、NiO、PdO、CoO、MgO、Si〇2、Sn〇2、Ti〇2、Zr〇2、 Hf〇2、Th〇2、Ce〇2、Co〇2、Mn〇2、Ir〇2、V〇2、W〇3、Mo〇3、AI2O3、Y2O3、Yb2〇3、Dy2〇3、B2O3、〇2〇3、Fe2〇3、 F'的O4、V2O5、佩2〇5、ZnS、ZnSe、&iTe、CdS、CdSe、CdTe、FeS、FeSe、I^eTe、CoS、CoSe、CoTe、NiS、NiSe、NiTe、PbS、PbSe、PbTe、MnS、MnSe、MnTe、SnS、SnSe、SnTe、M0S2、MoSe2、MoTe2、WS2、 WSe]、WTe]、CugS、CugSe、CugTe、BigSg、BigSe]、BigTe]、SiC、TiC、ZrC、WC、NbC、TaC、M02C、BN、 AIN、TiN、ZrN、VN、NbN、TaN、SigN*、ZrsN* 或其组合；该金属可W为Au、Ag、Cu、Fe、Co、Ni、Pd、 Pt、Al、Si、Ti、Zr、V、Nb、Mo、W、Mn或其组合。该H维木堆状光子晶体70中每层柱高h为 lOOnm~10ym,柱宽W为lOOnm~10ym,柱间距a为lOOnm~10ym,且在垂直方向上，至 少每二层为一个组合周期C，其值为100皿~10ym。
[0007] 本发明也提供一种发光元件，包含一第一电极；一导电基板，配置于该第一电极 上；一金属反射层，配置于该导电基板上；一P型半导体层，配置于该金属反射层上；一发光 层，配置于该P型半导体层上；一N型半导体层，配置于该发光层上；一H维木堆状光子晶 体，其空气间隙填充一英光物，该H维木堆状光子晶体制作于该N型半导体层上，W及一第 二电极，配置于该H维木堆状光子晶体上。其中该英光物的材质可W是纳米有机发光材料、 纳米无机发光材料、英光染料、英光染剂、纳米英光粉或量子点英光材料。
[0008] 因此，本发明的复合型结构的该发光元件，其中该H维木堆状光子晶体具有光子 能隙，能限制光的传播方向，经由设计能让光只在垂直方向传播，并避免在水平方向光线的 损失，进而提升其发光效率，即可得到高发光效率的蓝光该发光元件。另外，还可在此复合 型结构的该发光元件进一步加入该英光层，该英光层中的纳米有机发光材料、纳米无机发 光材料、英光染料、英光染剂、纳米英光粉或量子点英光材料填入该H维木堆状光子晶体间 隙中形成该发光元件的白光光源封装体，或是在此复合型结构的该发光元件的该H维木堆 状光子晶体间隙中填充该英光物，经由该H维木堆状光子晶体调变白光发光光谱后，即可 得到具有高发光效率及可调变色温的白光该发光元件，进而提升其演色性。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的蓝光发光元件结构示意图。
[0010] 图2为本发明的一实施例H维木堆状光子晶体结构示意图。
[0011] 图3(a)为本发明的另一实施例H维木堆状光子晶体电子显微镜俯视图。
[0012] 图3(b)为本发明的另一实施例H维木堆状光子晶体电子显微镜侧视图。
[0013] 图4为本发明一实施例的白光发光元件结构示意图。
[0014]图5为本发明另一实施例的白光发光元件结构示意图。
[0015] 图6为本发明白光发光元件使用H维木堆状光子晶体前后差异的折线图。
【具体实施方式】
[0016]图1为本发明的蓝光发光元件1结构示意图，图2为本发明的一实施例H维木堆 状光子晶体70结构示意图。本发明的发光元件1，包含一第一电极10;-导电基板20,配 置于该第一电极10上；一金属反射层30,配置于该导电基板20上；一P型半导体层40,配 置于该金属反射层上30 ;-发光层50,配置于该P型半导体层40上；一N型半导体层60， 配置于该发光层50上；一H维木堆状光子晶体70,制作于该N型半导体层60上；一第二电 极80,配置于该H维木堆状光子晶体70上。
[0017] 其中该导电基板20的材质可W是娃（Si)、碳化娃（SiC)、硫化锋狂nS)、砸化锋 狂nSe)、电锻铜或电锻多层金属。该金属反射层30的材质可W是笛、金、银、铜、铅、媒、 铁、铅、把或W上金属的组合。该P型半导体层40的材质可W是氮化嫁（GaN)、氮化钢嫁 (InGaN)、氮化嫁系或氮基半导体。该N型半导体层60的材质可W是氮化嫁（GaN)、氮化钢 嫁（InGaN)、氮化嫁系或氮基半导体。该发光层50的材质可W是氮化钢嫁/氮化嫁（InGaN/ GaN)、氮化铅嫁/氮化嫁（AlGaN/GaN)或神化铅嫁/神化嫁（AlGaAs/GaAs)的多层量子阱 或碳化娃（SiC)。
[0018] 而该H维木堆状光子晶体70的材质可选自于一半导体材料、一有机高分子、一无 机高分子、一有机化合物、一无机化合物、一金属或其组合。其中该半导体材料可W为氮化 嫁、氮化钢嫁、钢化嫁、氮化铅嫁、神化铅嫁、神化嫁或其组合；该有机高分子可W为聚苯己 帰系列、聚甲基丙帰酸甲醋系列、聚马来酸系列、聚乳酸系列、聚胺基酸系列的高分子或其 组合；该无机化合物可W为A拓0、CuO、化0、CdO、NiO、PdO、Co0、Mg0、Si〇2、Sn〇2、Ti〇2、Zr〇2、 Hf〇2、Th〇2、Ce〇2、Co〇2、Mn〇2、Ir〇2、V〇2、W〇3、Mo〇3、AI2O3、Y2O3、Yb2〇3、Dy2〇3、B2O3、〇2〇3、Fe2〇3、 F'的O4、V2O5、佩2〇5、ZnS、ZnSe、&iTe、CdS、CdSe、CdTe、FeS、FeSe、I^eTe、CoS、CoSe、CoTe、NiS、NiSe、NiTe、PbS、PbSe、PbTe、MnS、MnSe、MnTe、SnS、SnSe、SnTe、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、 WTe]、化2S、化sSe、化2了6、BigSg、BigSe]、BigTe]、SiC、TiC、ZrC、WC、NbC、"TaC、M02C、BN、AIN、 TiN、ZrN、VN、NbN、TaN、SigN*、ZrsN* 或其组合；该金属可W为Au、Ag、Cu、Fe、Co、Ni、Pd、Pt、 Al、S