专利名称：发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种发光二极管，尤其涉及ー种具有碳纳米管层的发光二极管。
背景技术：
由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。传统的发光二极管通常包括N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。发光二极管处于工作状态时，在P型半导体层与N型半导体层上分別施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层中的电子在活性层中发生复合而产生光子，且光子从发光二极管中射出。然而，现有的发光二极管光取出效率(光取出效率通常指活性层中所产生的光波从发光二极管内部释放出的效率)较低，其主要原因如下其一，由于半导体的折射率大于空气的折射率，来自活性层的光波在半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分光波被限制在发光二极管的内部，直至被发光二极管内的材料完全吸收。其ニ，发光二极管的エ作电流容易被局限在P型电极之下而且其横向分散距离大，电流分散不当，导致了发光二极管光取出效率低。光取出效率低导致发光二极管内部产生大量的热量，又因发光二极管的结构及材料的限制，使得发光二极管内部产生的热量散发出去较困难，从而使得半导体材料的性能发生变化，降低了发光二极管的使用寿命，进而影响发光二极管的大規模应用。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一光取出效率较高且具有较长时用寿命的发光二极管。ー种发光二极管，其包括一第一电极、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层及ー第二电极，所述第二电极及第ニ半导体层位于发光二极管出光面ー侧，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接，其中，所述发光ニ极管进一歩包括ー碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的微结构。—种发光二极管，其包括一基底、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层、一 n型电极及一 p型电极，所述第一半导体层、活性层、第二半导体层依次层叠设置在所述基底的表面上，所述的P型电极设置在所述第二半导体层上，与所述第二半导体层电接触，其中，所述发光二极管进一歩包括ー碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的纳米微结构，所述的n型电极通过所述碳纳米管层与所述第一半导体层电连接，所述纳米微结构相互交叉形成连通网络状，使n型电极的电子在所述第一半导体层中流动均匀。ー种发光二极管，其包括一基底、一第二电极、一第一半导体层、一活性层、一第ニ半导体层、一第三半导体层及一第一电极，所述第一半导体层、活性层、第二半导体层、一第三半导体层及第ニ电极依次层叠设置在所述基底的一表面，所述第一半导体层靠近基底设置，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，其中，所述发光二极管进一歩包括ー碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的微结构。本发明提供的发光二极管由于第一半导体层中具有微结构，当活性层中产生的部分光子以大角度入射到该第一半导体层时，该微结构会改变光子的运动方向，并经过下电极反射后，使之从出光面射出，从而可以提高所述发光二极管的光取出率。进ー步的，由于碳纳米管具有良好的导热及导电性，从而可以分散电流并及时的将发光二极管工作过程中产生的热量导出，从而延长所述发光二极管的使用寿命。
图1是本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图2为本发明第一实施例中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图3为图2中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。图4为本发明采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图5为本发明采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本发明采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图7为本发明第一实施例提供的发光二极管的结构示意图。图8为本发明第二实施例提供的发光二极管的结构示意图。图9为本发明第三实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图10为本发明第三实施例提供的发光二极管的结构示意图。图11为本发明第四实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图12为本发明第四实施例提供的发光二极管的结构示意图。图13为本发明第五实施例提供的发光二极管的结构示意图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种发光二极管，其包括一第一电极、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层及一第二电极，所述第二电极及第二半导体层位于发光二极管出光面一侧，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接，其特征在于，所述发光二极管进一步包括一碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的微结构。
2.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层为一连续的整体结构。
3.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层内在所述碳纳米管层周围形成有多个孔洞，所述碳纳米管层中的碳纳米管分布于该多个孔洞中。
4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞在所述第一半导体层 界面处形成的凹凸结构为所述微结构。
5.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞相互基本平行。
6.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞相互交叉形成连通网络状。
7.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层为一连续的自支撑结构。
8.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管有序排列。
9.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜、多个碳纳米管线状结构或其组合。
10.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管沿着平行于碳纳米管层表面的方向延伸，且平行于所述基底的表面。
11.如权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个空隙，所述第一半导体层延伸入所述多个空隙，形成包覆碳纳米管的多个孔洞。
12.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞位于同一平面内，且相邻的孔洞之间填充有第一半导体层。
13.如权利要求I所述的发光二极管，其特征在于，所述碳纳米管层靠近所述第一半导体层的任意一表面设置，该碳纳米管层到所述第一半导体层该表面的距离为10纳米 500微米。
14.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞的孔径为2纳米 200微米。
15.一种发光二极管，其包括一基底、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层、一 n型电极及一 p型电极，所述第一半导体层、活性层、第二半导体层依次层叠设置在所述基底的表面上，所述的P型电极设置在所述第二半导体层上，与所述第二半导体层电接触，其特征在于，所述发光二极管进一步包括一碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的纳米微结构，所述的n型电极通过所述碳纳米管层与所述第一半导体层电连接，所述纳米微结构相互交叉形成连通网络状，使n型电极的电子在所述第一半导体层中流动均匀。
16.一种发光二极管，其包括一基底、一第二电极、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层、一第三半导体层及一第一电极，所述第一半导体层、活性层、第二半导体层、一第三半导体层及第二电极依次层叠设置在所述基底的一表面，所述第一半导体层靠近基底设置，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，其特征在于，所述发光二极管进一步包括一碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的微结构。
17.如权利要求16所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层内在所述碳纳米管层周围形成有多个孔洞，所述碳纳米管层中的碳纳米管分布于该多个孔洞中。
18.如权利要求16所述的发光二极管，其特征在于，所述第三半导体层为由多个沟槽间隔的非连续性的薄层。
19.如权利要求18所述的发光二极管，其特征在于，所述第二电极覆盖部分第三半导体层及位于部分沟槽内。
20.如权利要求19所述的发光二极管，其特征在于，所述第二电极通过位于沟槽内的部分与第二半导体层电连接。
21.如权利要求18所述的发光二极管，其特征在于，所述沟槽为条形结构或点状结构。
22.如权利要求21所述的发光二极管，其特征在于，所述条形沟槽的延伸方向与所述孔洞的延伸方向相同或交叉设置。
23.如权利要求22所述的发光二极管，其特征在于，所述交叉的角度等于90度。
全文摘要
本发明涉及一种发光二极管，其包括一第一电极、一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层及一第二电极，所述第二电极及第二半导体层位于发光二极管出光面一侧，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接，其中，所述发光二极管进一步包括一碳纳米管层，所述碳纳米管层被包覆于所述第一半导体层中，以形成所述第一半导体层内的微结构。
文档编号H01L33/04GK102760803SQ20111011077
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者范守善, 魏洋 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司