金屬膜反射等六種提高LED發(fā)光效率技術(shù)的介紹

　　1）透明襯底技術(shù)InGaAlP

　　LED通常是在GaAs襯底上外延生長(zhǎng)InGaAlP發(fā)光區(qū)GaP窗口區(qū)制備而成。與InGaAlP相比，GaAs材料具有小得多的禁帶寬度，因此，當(dāng)短波長(zhǎng)的光從發(fā)光區(qū)與窗口表面射入GaAs襯底時(shí)，將被悉數(shù)吸收，成為器件出光效率不高的主要原因。在襯底與限制層之間生長(zhǎng)一個(gè)布喇格反射區(qū)，能將垂直射向襯底的光反射回發(fā)光區(qū)或窗口，部分改善了器件的出光特性。一個(gè)更為有效的方法是先去除GaAs襯底，代之于全透明的GaP晶體。由于芯片內(nèi)除去了襯底吸收區(qū)，使量子效率從4%提升到了25-30%。為進(jìn)一步減小電極區(qū)的吸收，有人將這種透明襯底型的InGaAlP器件制作成截角倒錐體的外形，使量子效率有了更大的提高。

　　2）金屬膜反射技術(shù)

　　透明襯底制程首先起源于美國(guó)的HP、Lumileds等公司，金屬膜反射法主要有***廠商進(jìn)行了大量的研究與發(fā)展。這種制程不但回避了透明襯底專(zhuān)利，而且，更利于規(guī)模生產(chǎn)。其效果可以說(shuō)與透明襯底法具有異曲同工之妙。該制程通常謂之MB制程，首先去除GaAs襯底，然后在其表面與Si基底表面同時(shí)蒸鍍Al質(zhì)金屬膜，然后在一定的溫度與壓力下熔接在一起。如此，從發(fā)光層照射到基板的光線被Al質(zhì)金屬膜層反射至芯片表面，從而使器件的發(fā)光效率提高2.5倍以上。

　　3）表面微結(jié)構(gòu)技術(shù)

　　表面微結(jié)構(gòu)制程是提高器件出光效率的又一個(gè)有效技術(shù)，該技術(shù)的基本要點(diǎn)是在芯片表面刻蝕大量尺寸為光波長(zhǎng)量級(jí)的小結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)呈截角四面體狀，如此不但擴(kuò)展了出光面積，而且改變了光在芯片表面處的折射方向，從而使透光效率明顯提高。測(cè)量指出，對(duì)于窗口層厚度為20μm的器件，出光效率可增長(zhǎng)30%。當(dāng)窗口層厚度減至10μm時(shí)，出光效率將有60%的改進(jìn)。對(duì)于585-625nm波長(zhǎng)的LED器件，制作紋理結(jié)構(gòu)后，發(fā)光效率可達(dá)30lm/w，其值已接近透明襯底器件的水平。