發(fā)光元件、制造發(fā)光元件的方法以及發(fā)光裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及發(fā)光元件、制造該發(fā)光元件的方法以及包含該發(fā)光元件的發(fā)光裝置。發(fā)光元件包括：層疊體，其依次包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有光提取表面；以及復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述有源層的端面附近，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)的帶隙大于所述有源層的帶隙。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，能夠抑制有源層的端面處的非發(fā)光復(fù)合并提高發(fā)光效率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及發(fā)光元件、制造該發(fā)光元件的方法以及發(fā)光裝置，所述發(fā)光元件適用于例如具有2500 μ m2或更小發(fā)光區(qū)域的微型LED (發(fā)光二極管)。
技術(shù)介紹
為將發(fā)光元件應(yīng)用于打印機及顯示器，已對例如發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光元件的小型化進行了研究(例如，參見Tomohiko Sagimori等人的OKI技術(shù)綜論(OKI TechnicalReview)第216期，第77卷，第I號(2010)以及Oki數(shù)據(jù)公司等人的新聞稿第091102號(2009))。此種LED具有層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。有源層(發(fā)光區(qū)域)的面積等于或小于2500 μ m2。在打印機中，通過設(shè)置許多如上所述被小型化的LED并提高設(shè)置密度，可實現(xiàn)高分辨率。此外，通過增加LED的光量，可實現(xiàn)高速打印。與在打印機中一樣，在顯示器中，其顯示圖像的高分辨率是通過使LED小型化來實現(xiàn)的。此外，在使用自發(fā)光元件(例如LED)的顯示器中，其響應(yīng)速度高于液晶顯示器的響應(yīng)速度，并能夠降低其耗電量。然而，隨著發(fā)光元件向小型化發(fā)展，有源層的端面處的非發(fā)光復(fù)合(nonradiativerecombination)對其發(fā)光效率有更大的影響。非發(fā)光復(fù)合是如下現(xiàn)象:由空穴與電子結(jié)合產(chǎn)生的載流子不發(fā)光，而是產(chǎn)生熱。非發(fā)光復(fù)合容易出現(xiàn)于有源層的端面處。非發(fā)光復(fù)合是由于在制造步驟中對有源層的端面造成損壞、有源層自身的懸掛鍵(dangling bond)、被吸收至端面中的雜質(zhì)及/或類似情形而引起。隨著發(fā)光元件向小型化發(fā)展，由如上所述的端面處的非發(fā)光復(fù)合所引起的非發(fā)光部的面積比增大，從而導(dǎo)致發(fā)光效率降低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
期望提供能夠抑制有源層的端面處的非發(fā)光復(fù)合并提高發(fā)光效率的發(fā)光元件、制造該發(fā)光元件的方法以及發(fā)光裝置。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，提供一種發(fā)光元件，其包括:層疊體，其依次包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有光提取表面；以及復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述有源層的端面附近，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)的帶隙大于所述有源層的帶隙。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，提供一種包括上述實施例的發(fā)光元件的發(fā)光裝置。在根據(jù)本專利技術(shù)實施例的發(fā)光元件及發(fā)光裝置中，復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)設(shè)置在有源層的端面附近。因此，由于有源層的中心部與有源層的端面附近的部分之間存在帶隙差異，因此能夠抑制端面處的電子與空穴的非發(fā)光復(fù)合。有源層的端面附近的部分包括自外部與所述有源層的端面相接觸的部分以及位于所述有源層內(nèi)部的端部。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，提供一種制造上述實施例的發(fā)光元件的方法，所述方法包括:形成層疊體，所述層疊體依次包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有光提取表面；以及形成復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述有源層的端面附近，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)的帶隙大于所述有源層的帶隙。根據(jù)本專利技術(shù)實施例的發(fā)光元件、制造發(fā)光元件的方法以及發(fā)光裝置，將復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)設(shè)置在有源層的端面附近。因此，能夠抑制有源層的端面處的非發(fā)光復(fù)合。相應(yīng)地，能夠增大發(fā)光面積并提高發(fā)光效率。應(yīng)理解，以上整體說明與下文詳細說明均為示例性的，并旨在提供對所要求保護的技術(shù)的進一步解釋。附圖說明包含附圖是為了進一步理解本專利技術(shù)，這些附圖并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖例示本專利技術(shù)的實施例并與本說明書一起用于解釋技術(shù)原理。圖1A及圖1B表示本專利技術(shù)第一實施例的發(fā)光元件的構(gòu)造。圖2A、圖2B及圖2C是按步驟次序表示圖1A及圖1B所示發(fā)光元件的制造方法的首1J視圖。圖3A、圖3B及圖3C是表示圖2C所示步驟之后的步驟的剖視圖。圖4A及圖4B表示發(fā)光元件的尺寸與其發(fā)光強度之間的關(guān)系。圖5A及圖5B表示比較示例的發(fā)光元件的構(gòu)造。圖6表示圖1A及圖1B所示發(fā)光元件的光致發(fā)光(photo luminescence,PL)圖像的強度線輪廓。圖7表示圖5A及圖5B所示發(fā)光元件的PL圖像的強度線輪廓。圖8表示圖1A及圖1B所示發(fā)光元件的陰極發(fā)光(cathode luminescence, CL)圖像。圖9表示圖1A和圖1B所示發(fā)光元件以及圖5A和圖5B所示發(fā)光元件的發(fā)光效率。圖1OA及圖1OB是圖1A及圖1B所示有源層及結(jié)晶膜的能帶示意圖。圖11是表示變形例I的發(fā)光元件的構(gòu)造的剖視圖。圖12A及圖12B表示變形例2的發(fā)光元件的構(gòu)造。圖13A及圖13B是按步驟次序表示圖12A及圖12B所示發(fā)光元件的制造方法的剖視圖。圖14A及圖14B表示本專利技術(shù)第二實施例的發(fā)光元件的構(gòu)造。圖15A、圖15B及圖15C是按步驟次序表示用于制造圖14A及圖14B所示發(fā)光元件的方法的第一示例的剖視圖。圖16是圖15A、圖15B及圖15C所示發(fā)光元件的制造方法的其中一個步驟的另一示例的剖視圖。圖17A、圖17B及圖17C是按步驟次序表示用于制造圖14A及圖14B所示發(fā)光元件的方法的第二示例的剖視圖。圖18A、圖18B及圖18C是按步驟次序表示用于制造圖14A及圖14B所示發(fā)光元件的方法的第三示例的剖視圖。圖19A、圖19B及圖19C是按步驟次序表示用于制造圖14A及圖14B所示發(fā)光元件的方法的第四示例的剖視圖。圖20是表示變形例3的發(fā)光元件的構(gòu)造的剖視圖。圖21A、圖21B及圖21C是按步驟次序表示用于制造圖20所示發(fā)光元件的方法的示例的剖視圖。圖22A及圖22B表示本專利技術(shù)第三實施例的發(fā)光元件的構(gòu)造。圖23是表示變形例4的發(fā)光元件的構(gòu)造的剖視圖。圖24A及圖24B是應(yīng)用有圖1A及圖1B等所示發(fā)光元件的發(fā)光裝置的構(gòu)造圖。圖25是表示圖24A及圖24B所示發(fā)光裝置的應(yīng)用示例I的外觀的立體圖。圖26是表示應(yīng)用示例2的外觀的立體圖。圖27是表示應(yīng)用示例2的外觀的另一示例的立體圖。圖28是表示應(yīng)用示例3的外觀的立體圖。具體實施例方式以下將參照附圖對本專利技術(shù)的各實施例進行詳細說明。將按下列順序進行說明。1.第一實施例其中有源層的端面覆蓋有結(jié)晶膜的示例2.變形例I其中結(jié)晶膜包括多層膜的示例3.變形例2其中層疊體的端部中包括絕緣部的示例4.第二實施例其中有源層的端部中設(shè)置有擴散部的示例5.變形例3其中層疊體的端部中包括絕緣部的示例6.第三實施例其中包括結(jié)晶膜及擴散部的示例7.變形例4其中層疊體的端部中包括絕緣部的示例8.應(yīng)用示例1.第一實施例圖1A及圖1B表不本專利技術(shù)第一實施例的發(fā)光兀件(發(fā)光兀件I)的構(gòu)造。圖1A表示發(fā)光元件I的頂面(平面)構(gòu)造，而圖1B表示沿圖1A中的線B-B獲取的截面構(gòu)造。例如，發(fā)光元件I具有形狀呈四方柱的層疊體10。層疊體10的除了光提取表面(層疊體10的頂面)之外的表面被絕緣膜31圍繞。層疊體10的端面IOE (側(cè)表面)與絕緣膜31之間存在結(jié)晶膜21。在發(fā)光元件I中，復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)由結(jié)晶膜21構(gòu)成。層疊體10是LED，并依次具有η側(cè)電極11、緩沖層(圖中未顯示)、n型覆層12(第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層)、有源層13、p型覆層14(第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層)、接觸層(圖中未顯示)以及P側(cè)電極15。在發(fā)光元件I中，有源層13所發(fā)出的光具有與有源層13的帶隙相對應(yīng)的波長，且所發(fā)出的光自P型覆層14的與有源層13相反的表面(沿圖1B中向上的方向)被提取出來。換言之，P型覆層14具有光提取表面，且所發(fā)出的光沿垂直于有源層13的表面本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種發(fā)光元件，其包括：層疊體，其依次包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有光提取表面；以及復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)，其至少設(shè)置在所述有源層的端面附近，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)的帶隙大于所述有源層的帶隙。

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.26 JP 2011-234637;2011.12.26 JP 2011-28351.一種發(fā)光兀件，其包括: 層疊體，其依次包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有光提取表面；以及 復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)，其至少設(shè)置在所述有源層的端面附近，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)的帶隙大于所述有源層的帶隙。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中，用于制成所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)的組成材料的帶隙大于所述有源層的組成材料的帶隙，所述復(fù)合抑制結(jié)構(gòu)是由結(jié)晶膜構(gòu)成，所述結(jié)晶膜自外部覆蓋所述有源層的所述端面。3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中，所述結(jié)晶膜覆蓋整個所述層疊體的端面。4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中， 所述有源層包括Al、In、Ga、P及As中的一種或多種元素，以及 所述結(jié)晶膜包括所述有源層中所包含的一種或多種元素。5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中， 所述結(jié)晶膜包括Al2O3，以及 所述Al2O3是通過氧化包含Al的膜而獲得的。6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件，其中，所述包含Al的膜為AlAs膜。7.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中，所述結(jié)晶膜的膜厚度等于或小于100納米。8.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其中，所述結(jié)晶膜包括具有不同帶隙大小的多層膜。9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光元件，其中， 在所述多層膜中，距所述有源層最遠的膜包括Al2O3,以及 所述Al2O3是通過形成包含Al的膜并隨后氧化所述包含Al的膜而獲得的。10.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件，其包括: 位于所述有源層的端部中的擴散部，所述擴散部包括用于擴大所述有源層的帶隙的材料。11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件，其中，所述擴散部所包括的材料為鋅。12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其包括: 位于所述層疊體的端部中的絕緣部。13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光元件，其包括: 設(shè)置在第一絕緣部與第二絕緣部之間的擴散部，所述擴散部包括用于擴大所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：橫關(guān)彌樹博，小山享宏，成井啟修，青柳秀和，塩見治典，河崎孝彥，伊藤勝利，
申請(專利權(quán))人：索尼公司，
類型：發(fā)明
國別省市：