摘要: LED 芯片的外量子效率受到芯片結(jié)構(gòu)、熒光粉材料等多種因素的影響，其中主要原因之一就是背部金屬反射層的反射率限制了出光效率。本論文提出了一種多層介質(zhì)光的回歸反射層結(jié)構(gòu)，就是在芯片背部襯底采用這種高反射多層介質(zhì)膜作為回歸反射層，代替金屬反射層，由于這種高反射多層介質(zhì)膜比金屬反射層可將LED 芯片的背部藍(lán)光的反射率提高8% ～ 9% ，可以有效地提高LED 的外量子效率。

　　1 引言

　　LED 屬于注入式電致發(fā)光器件，其外量子效率ηext定義為發(fā)射的光子數(shù)和通過(guò)LED 的電子數(shù)之比。

　　更進(jìn)一步地，LED 的外量子效率是內(nèi)量子效率ηrad、注入效率ηinj和光引出效率ηopt的乘積:

　　其中，注入效率定義為注入到有源區(qū)的電子數(shù)目與通過(guò)LED 的電子數(shù)目之比; 內(nèi)量子效率指輻射復(fù)合的電子－ 空穴對(duì)數(shù)與在有源區(qū)發(fā)生復(fù)合的電子－ 空穴對(duì)數(shù)之比; 光引出效率則是從器件發(fā)出的光子數(shù)與器件產(chǎn)生的光子數(shù)之比。

　　要提高外量子效率，則應(yīng)相應(yīng)的提高內(nèi)量子效率ηrad、注入效率ηinj和光引出效率ηopt。其中，光引出效率的提高可通過(guò)上窗設(shè)計(jì)和紋理表面結(jié)構(gòu)提高芯片正面的出光效率，以及通過(guò)提高芯片背部透明襯底光的反射效率來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些工藝手段和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是伴隨著芯片技術(shù)的變革而發(fā)展的。

　　對(duì)于照明用白光LED 而言，目前廣泛采取的方法是利用藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)YaG 熒光粉發(fā)射黃光，通過(guò)藍(lán)光和黃光這一對(duì)色度學(xué)上的互補(bǔ)色來(lái)獲得白光。對(duì)于藍(lán)光芯片而言，較為普遍的依然是由InGaN /GaN 雙異質(zhì)結(jié)LED。采用在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)n-GaN / InGaN / p-GaN 雙異質(zhì)結(jié)獲得。盡管藍(lán)寶石襯底與GaN 存在約16% 的晶格失配，但芯片仍然有很高的內(nèi)量子效率。同樣，由于藍(lán)寶石是透明襯底，同樣采用在襯底背部鍍金屬反射層，通常為金箔，將外延層向襯底發(fā)出的光反射回去，以獲得較高的出光效率。

全文PDF：