CN119817195A - 具有减小面积的中心电极的发光器件 - Google Patents

Abstract

一种半导体LED包括p掺杂层、n掺杂层和有源层，并且具有阳极电接触和阴极电接触。有源层延伸到LED的侧表面；阳极接触在p掺杂层的中心区域上，并留下外围区域而不直接电耦合到阳极接触，从而减少了在侧表面处的非辐射复合。LED可以包括前反射器，该前反射器具有与阳极接触对准的中心开口。LED可以包括前反射器、侧反射器和背反射器，以形成封围n掺杂半导体层和p掺杂半导体层以及有源层的光学腔。

Description

具有减小面积的中心电极的发光器件

优先权要求

本申请要求以Antonio Lopez-Julia的名义于2022年6月30日提交的标题为“Light-emitting device with reduced-area central electrode”的美国临时申请号63/357290的优先权，所述申请以其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及发光二极管和磷光体转换发光二极管。

背景技术

半导体发光二极管和激光二极管(在本文中统称为“LED”)是当前可用的最有效的光源之一。LED的发射光谱通常在由该器件的结构和由其构成的半导体材料的成分所确定的波长处表现出单一的窄峰。通过合适地选择器件结构和材料体系，LED可以被设计为在紫外、可见、或红外波长处来操作。

LED可以与吸收由LED发射的光并作为响应发射更长波长的光的一种或多种波长转换材料(在本文中一般称为“磷光体”)组合。对于这种磷光体转换LED(“pcLED”)，由LED发射的被磷光体吸收的光的份额取决于由LED发射的光的光路上的磷光体材料的量，例如取决于设置在LED上或LED周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。

可以将磷光体转换LED设计为使得由LED发射的所有光都被一种或多种磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射完全来自磷光体。在这种情况下，例如，可以选择磷光体以在狭窄的光谱区域内发射光，该光不由LED直接有效地生成。

替代地，可以将pcLED设计为使得由LED发射的光的仅一部分被磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射是由LED发射的光和由磷光体发射的光的混合。通过合适地选择LED、磷光体、和磷光体成分，可以将这样的pcLED设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色特性的白光。

可以在单个衬底上一起形成多个LED或pcLED，以形成阵列。这种阵列可以用于形成有源照明显示器，诸如在例如智能手机和智能手表、计算机或视频显示器、标牌、或者可视化系统(诸如增强现实显示器或虚拟现实显示器)中采用的那些；或者用于形成自适应照明源，诸如在例如机动车前灯、街道照明、相机闪光源、或闪光灯(即手电筒)中采用的那些。每毫米具有一个或几个或许多单独器件的阵列(例如，大约一毫米、几百微米、或小于100微米的器件间距或间隔，以及相邻器件之间小于100微米或者仅几十微米或更小的分隔)通常被称为miniLED阵列或microLED阵列(替代地，μLED阵列)。这种miniLED阵列或microLED阵列在许多实例中还可以包括如上所述的磷光体转换器；这种阵列可以被称为pc-miniLED阵列或pc-microLED阵列。

发明内容

本发明的发光元件包括半导体发光二极管(LED)、阳极电接触和阴极电接触。LED包括p掺杂半导体层、n掺杂半导体层、和在p掺杂层和n掺杂层之间的有源发光层，并且以标称发射真空波长λ₀发射光，该光由在有源层处的电荷载流子的辐射复合产生。LED具有(i)与有源层相反的n掺杂层的光出射表面，(ii)与有源层相反的p掺杂层的阳极接触表面，以及(iii)横向限制整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层的侧表面。有源层延伸到侧表面。阴极电接触电耦合到n掺杂层。阳极电接触仅在阳极接触表面的中心区域上电耦合到p掺杂层，该阳极接触表面的中心区域由阳极接触表面的外围部分包围，该外围部分缺乏与阳极电接触的直接电耦合。

在一些实例中，发光元件可以在光出射表面的外围部分、阳极接触表面的至少部分、或侧表面的至少部分上包括反射层或散射层；在光出射表面上的反射层或散射层可以具有穿过其中的中心开口。在一些实例中，反射层或散射层可以形成至少部分封围n掺杂半导体层和p掺杂半导体层以及有源层的光学腔。在一些实例中，中心开口的至少一部分可以定位成与阳极接触表面的中心区域的至少一部分相反。

在参考附图中所图示及以下书面描述或所附权利要求中公开的示例时，与LED、pcLED、miniLED阵列、pc-miniLED阵列、microLED阵列、和pc-microLED阵列相关的目的和优点可以变得清楚。

提供本发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，这些构思在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

图1示出了示例pcLED的示意性截面视图。

图2A和图2B分别示出了pcLED示例阵列的示意性的截面视图和俯视图。

图3A示出了相对于波导和投影透镜布置的pcLED示例阵列的示意性截面视图。图3B示出了与图3A的布置类似的布置，但是没有波导。

图4A示出了示例miniLED或microLED阵列的示意性俯视图以及该阵列的3×3LED的放大部分。图4B是在单片管芯和衬底上的多色磷光体转换LED的密排(close packed)阵列的示例的侧截面示意图。

图5A是示例LED显示器的一部分的示意性俯视图，其中每个显示像素为红色、绿色或蓝色磷光体转换LED像素。图5B是示例LED显示器的一部分的示意性俯视图，其中每个显示像素包括集成到单个管芯上的多个磷光体转换LED像素(红色、绿色和蓝色)，该单个管芯结合到控制电路背板。

图6A示出了可以安装pcLED阵列的示例电子板的示意性俯视图，并且图6B类似地示出了安装在图6A的电子板上的示例pcLED阵列。

图7是示例发光元件的示意性截面视图。

图8是示例发光元件的示意性截面视图。

图9A是示例发光元件的阵列的一部分的示意性俯视图。图9B是图9A的阵列的两个相邻发光元件的示意性截面视图。

图10是示例发光元件的示意性截面视图。

图11是示例发光元件的示意性截面视图。

图12A是示例发光元件的示意性截面视图。图12B是示例发光元件的示意性截面视图。

图13是示例发光元件的示意性截面视图。

图14是示例发光元件的示意性截面视图。

图15是示例发光元件的示意性截面视图。

图16是示例发光元件的示意性截面视图。

图17是示例发光元件的示意性截面视图。

图18是示例发光元件的示意性截面视图。

图19是示例发光元件的示意性截面视图。

图20是连接到控制电路的示例发光元件的阵列的一部分的示意性截面视图。

所描绘的示例仅为示意性地示出；所有的特征可能没有完全详细或以适当的比例示出；为了清晰起见，某些特征或结构可能相对于其他特征或结构被夸大或缩小，或者被完全省略；除非明确指示是按比例的，否则不应认为附图是按比例的。例如，相对于它们的横向范围或者相对于衬底或磷光体厚度，各个LED的垂直尺寸或层厚度可能被夸大。所示的示例不应被解释为限制本公开或所附权利要求的范围。

具体实施方式

应该参照附图来阅读以下具体实施方式，其中遍及不同的图，相同的附图标记指代类似的元件。不一定成比例的附图描绘了选择性示例并且不旨在限制本发明主题的范围。具体实施方式通过示例的方式、不通过限制的方式说明了本发明主题的原理。为了简单和清楚的目的，可以省略公知的器件、电路和方法的具体实施方式，以免以不必要的细节模糊了对本发明主题的描述。

图1示出了单独的pcLED 100的示例，其包括设置在衬底104上的半导体二极管结构102(在本文中一起被认为是“LED”或“半导体LED”)，以及设置在半导体LED上的波长转换结构(例如，磷光体层)106。半导体二极管结构102通常包括设置在n型层和p型层之间的有源区。跨二极管结构102施加合适的正向偏压导致来自有源区的光发射。所发射的光的波长由有源区的成分和结构确定。

该LED可以是(例如)发射蓝光、紫光或紫外光的III族氮化物LED。也可以使用由任何其他合适的材料体系形成并发射任何其他合适波长的光的LED。其他合适的材料体系可以包括例如III族磷化物材料，III族砷化物材料，镓、铝、铟、氮、磷或砷的其他二元、三元或四元合金，或者II-VI族材料。

取决于来自pcLED的期望的光学输出，任何合适的磷光体材料均可以用于波长转换结构106或并入波长转换结构106。

图2A和图2B分别示出了设置在衬底204上的pcLED 100的阵列200的截面视图和俯视图，每个pcLED 100包括磷光体像素106。这种阵列可以包括以任何合适方式布置的任何合适数量的pcLED。在所说明的示例中，该阵列被描绘为单片地形成在共享衬底上，但是替代地，pcLED阵列可以由分隔的各个pcLED形成(例如，组装到阵列衬底上的单切(singulated)器件)。在所示示例中示出了各个磷光体像素106，但是替代地，磷光体材料的邻接层可以跨多个LED 102设置。在一些实例中，阵列200可以包括在相邻LED 102、磷光体像素106或两者之间的光屏障(例如，反射、散射和/或吸收)。衬底204可以可选地包括电迹线或互连、或者CMOS或用于驱动LED的其他电路，并且可以由任何合适的材料形成。

可选地，各个pcLED 100可以包含透镜或其他光学元件，或者布置成与透镜或其他光学元件组合，所述透镜或其他光学元件定位成与磷光体层相邻或者设置在磷光体层上。这种光学元件(图中未示出)可以被称为“初级光学元件”，并且可以具有任何合适类型的布置(例如，传统的折射或衍射光学元件，或者所谓的纳米结构光学元件(诸如在例如以下中公开的纳米结构光学元件：美国专利号11327283、美国公开号2020/0343416、美国公开号2020/0335661、美国公开号2021/0184081、美国公开号2022/0146079、或2022年5月26日提交的美国非临时申请号17/825143，这些中的每一个通过引用以其全部内容并入))。另外，如图3A-图3B中所示，pcLED阵列200(例如，安装在电子板上)可以布置成与次级光学元件(诸如波导、透镜、或二者)组合，以在预期应用中使用(用于整个阵列，用于其子集，或用于各个像素；在任何合适类型或布置的预期应用中使用，例如传统的折射或衍射光学元件，或所谓的纳米结构光学元件(包括上面列出的纳米结构光学元件中的任何一种))。在图3A中，由阵列200的每个pcLED 100发射的光被对应的波导192收集并被导向投影透镜294。例如，投影透镜294可以是菲涅尔透镜。例如，此布置可以适用于在机动车前灯或其他自适应照明源中使用。根据需要或期望，每个像素可以包括任何合适类型或布置的其他初级或次级光学元件。在图3B中，由阵列200的pcLED发射的光直接被投影透镜294收集而没有使用介于中间的波导。当pcLED可以间隔成足够靠近彼此时，此布置可以是特别合适的，并且也可以在机动车前灯以及相机闪光应用或其他照明源中使用。例如，miniLED或microLED显示应用可以使用与图3A-图3B中描绘的光学布置相似的光学布置。一般地，取决于期望的应用，可以将光学元件(初级、次级或两者)的任何合适的布置与本文描述的pcLED组合使用。

尽管图2A和图2B示出了九个pcLED的3×3阵列，但此类阵列可以包括例如以10¹、10²、10³、10⁴或更多个的量级的LED，例如如图4A中示意性所示。各个LED 100(即，像素)在阵列200的平面中可以具有例如小于或等于1毫米(mm)、小于或等于500微米、小于或等于100微米、或者小于或等于50微米的宽度w₁(例如，边长)。阵列200中的LED 100可以通过在阵列200的平面中具有例如数百微米、小于或等于100微米、小于或等于50微米、小于或等于20微米、小于或等于10微米、或者小于或等于5微米的宽度w₂的隔道(street)、通道(lane)或沟槽230彼此间隔开。像素间距或间隔D₁是w₁和w₂之和。虽然所图示的示例示出了以对称矩阵布置的矩形像素，但是这些像素和阵列可以具有任何合适的形状或布置，无论是对称的还是不对称的。多个分开的LED阵列可以以任何可应用的格式组合在任何合适的布置中，以形成更大的组合阵列或显示器。

阵列平面中的尺寸w₁(例如边长)小于或等于约0.10毫米的LED通常被称为microLED，并且这种microLED的阵列可以被称为microLED阵列。阵列平面中的尺寸w₁(例如边长)在大约0.10毫米和大约1.0毫米之间的LED通常被称为miniLED，并且这种miniLED的阵列可以被称为miniLED阵列。

LED、miniLED或microLED的阵列，或者此类阵列的各部分，可以形成为分段的单片结构，其中各个LED像素例如通过沟槽和/或绝缘材料彼此电气隔离。图4B是单片管芯和衬底204上的多色磷光体转换LED 100的密排阵列200的示意性截面视图。该侧视图示出了通过金属互连239(例如，金-金互连或附接到铜微柱的焊料)和金属互连238附接到衬底204的GaN LED 102。磷光体像素106位于对应的GaN LED像素102上或上方。半导体LED像素102或磷光体像素106(通常是两者)可以在其侧面涂覆有反射镜或漫射散射层，以形成光学隔离屏障220(其在一些实例中也可以充当电气隔离屏障)。在这个示例中，每个磷光体像素106是三种不同颜色中的一种，例如，红色磷光体像素106R、绿色磷光体像素106G和蓝色磷光体像素106B(仍然一般或共同称为磷光体像素106)。这种布置可以使得能够将LED阵列200用作彩色显示器。

LED阵列中的各个LED(像素)可以是单独可寻址的，可以作为阵列中像素的组或子集的一部分而可寻址，或者可以不是可寻址的。因此，对于要求或受益于光分布的细粒度的强度、空间和时间控制的任何应用，发光像素阵列都是有用的。这些应用可以包括但不限于来自像素块或各个像素的所发射光的精确的特殊图案化，在一些实例中包括作为显示器件而形成图像。取决于应用，发射的光可以是光谱上截然不同的、随时间自适应的、和/或环境响应的。发光像素阵列可以以各种强度、空间、或时间图案提供预编程的光分布。发射的光可以至少部分地基于接收的传感器数据并且可以用于光学无线通信。相关联的电子器件和光学器件可以在像素、像素块、或器件级别上截然不同。

图5A和图5B是在显示应用或可视化系统(例如，增强现实系统或虚拟现实系统)中采用的LED阵列200的示例，其中LED显示器包括大量显示像素。在一些示例中(例如，如图5A中)，每个显示像素包括单个半导体LED像素102和对应的单一颜色(红色、绿色或蓝色)的磷光体像素106R、106G或106B。每个显示像素仅提供三种颜色中的一种。在一些示例中(例如，如图5B中)，每个显示像素包括多个半导体LED像素102和多个颜色的多个对应磷光体像素106。在所示的示例中，每个显示像素包括半导体像素102的3×3阵列；那些LED像素中的三个具有红色磷光体像素106R，三个具有绿色磷光体像素106G，并且三个具有蓝色磷光体像素106B。因此，每个显示像素可以产生任何期望的颜色组合。在所示的示例中，不同颜色的磷光体像素106的空间布置在显示像素之间不同；在一些示例(未示出)中，每个显示像素可以具有不同颜色磷光体像素106的相同布置。

如图6A和图6B中所示，pcLED阵列200可以安装在电子板300上，该电子板300包括电源和控制模块302、传感器模块304、和LED附接区域306。电源和控制模块302可以接收来自外部源的电源和控制信号以及来自传感器模块304的信号，电源和控制模块302基于这些信号来控制LED的操作。传感器模块304可以从任何合适的传感器(例如从温度或光传感器)接收信号。替代地，pcLED阵列200可以安装在与电源和控制模块以及传感器模块分开的板(未示出)上。

出于本公开和所附权利要求的目的，“向前”、“向后”、“向上”、“向下”或“垂直”方向通常垂直于二极管结构102和波长转换层106(如果存在)的层；“横向”或“水平”方向通常平行于这些层。方向或表面的名称——如例如“前”、“向前”、“顶”或“上”与“后”、“向后”、“后部”、“后面”、“底”或“下”——通常是任意的，但被始终如一地使用只是为了描述方便。出于本公开和所附权利要求的目的，一个层、表面、衬底、二极管结构、或其它结构在另一个这样的结构“上”、在另一个这样的结构“上方”、或“抵靠”另一个这样的结构的任何布置应当涵盖在这两个结构之间具有直接接触的布置，以及包括在它们之间的一些介于中间的结构的布置。相反地，一个层、表面、衬底、二极管结构、或其它结构在另一个这样的结构“直接上”、在另一个这样的结构“直接上方”、或“直接抵靠”另一个这样的结构的任何布置应当仅涵盖在这两个结构之间具有直接接触的布置。出于本公开和所附权利要求的目的，被描述为“透明”或“基本上透明”的层、结构或材料应当在标称发射真空波长λ₀下表现出足够高的光学透射水平，或者足够低的(由于吸收、散射或其他损耗机制导致的)光学损耗水平，使得发光器件可以在操作上可接受的参数(例如输出功率或亮度、转换或提取效率、或其他品质因数(包括下文所述的品质因数))内起作用。

当电荷载流子在有源层中复合并发射光子时，半导体LED产生光。与该期望的辐射载流子复合过程相竞争的是各种不期望的非辐射载流子复合过程。非辐射性复合的载流子不产生光，并且因此降低了LED的总的电流到光的转换效率。非辐射复合更可能发生在LED的半导体材料中的晶体缺陷位点或表面状态处，并且尤其可能发生在其中半导体材料已经被蚀刻或切割或以其他方式改变(并且因此具有相对高密度的缺陷位点或表面状态)的器件的侧表面处。随着LED尺寸的减小(例如，随着更小的各个LED被用于产生miniLED或microLED阵列)，器件周长与器件面积的比率增加，从而增加了非辐射结合的载流子的份额。将期望提供一种发光元件，该发光元件被布置成以便至少降低在发光元件的侧表面处的非辐射复合的可能性。

(例如，如在图7至图19中示意性示出的示例中的)本发明的发光元件500包括半导体发光二极管(LED)502以及阳极电接触和阴极电接触。半导体LED 502包括p掺杂半导体层502b、n掺杂半导体层502c、以及在p掺杂层和n掺杂层502b/502c之间的有源发光层502a。LED具有(i)与有源层502a相反的n掺杂层502c的光出射表面511，(ii)与有源层502a相反的p掺杂层502b的阳极接触表面512，以及(iii)横向限制p掺杂层502b、有源层502a、和n掺杂层502c的至少一部分的一个或多个侧表面513。有源层502a延伸到侧表面513。在一些示例中，侧表面513横向限制整个n掺杂层502c。

在一些示例中，包括其组成层502a/502b/502c中的任何一层或多层的LED可以包括一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体材料或合金或其混合物。在一些示例中，有源层502a可以包括一个或多个p-n结、一个或多个量子阱、一个或多个多量子阱、或一个或多个量子点。在一些示例中，标称发射真空波长λ₀可以大于0.20μm、大于0.4μm、大于0.8μm、小于10μm、小于2.5μm或小于1.0μm。在一些示例(例如，图8或图11的示例)中，LED的层502a/502b/502c的总非零厚度可以小于20μm、小于10μm、小于5μm、小于3μm、小于2μm、小于1.5μm或小于1.0μm。在一些示例中，p掺杂层的非零厚度可以小于2μm、小于1.0μm、小于0.8μm、小于0.5μm、小于0.3μm、小于0.2μm或小于0.10μm。在一些示例中，LED的层支持最多15、10、8、5或3个横向传播的光学模式(出于本公开的目的，那些由LED的半导体层结构支持的传播光学模式具有定性相似的垂直强度分布(例如，相同数量的峰和节点)，无论横向传播方向或横向强度分布如何，都应统称为支持的光学模式之中的仅一种模式)。在一些示例中，可以选择p掺杂层的非零厚度，以便导致在LED内所发射光的角分布接近指定角分布；参见例如2022年3月22日提交的美国非临时申请号17/701319，或者2021年8月13日提交的美国临时申请号63/232960、63/232965或63/233043，这些中的每一个通过引用以其全部内容并入。

阳极电接触位于阳极接触表面512上，并与p掺杂层502b电耦合；阴极电接触电耦合到n掺杂层502c。阳极电接触电耦合到在阳极接触表面512的中心区域522上的p掺杂层502b，留下阳极接触表面512的外围部分，而不直接电耦合到阳极电接触。在一些示例中，阳极接触表面512的中心区域522被阳极接触表面512的外围部分包围(即，完全被阳极接触表面512围绕)，该外围部分缺乏与阳极电接触的直接电耦合。在这种布置中，没有电流或者只有可忽略的电流通过p掺杂层502b流入/流出有源层502a的外围区域。电流在阳极电接触和有源层502a之间(通过p掺杂层502b)在其相应的中心区域中流动，从而避开了可能介导非辐射载流子复合的侧表面513及其缺陷位点或表面状态。在有源层502a内电荷载流子的横向扩散可以导致一些光从有源层502a的外围区域发射。

在一些实例中，可以基于典型的载流子辐射寿命和基于典型的载流子横向扩散速率，选择在侧表面513和阳极接触表面512的中心区域522的周边之间的适当大的距离。可以选择一个距离，使得大部分载流子将已经在那些载流子中的大部分已经扩散穿过所选距离所需的时间内辐射复合。在一些示例中，辐射复合可以有可能在载流子已经扩散了大约1到5μm的距离时发生。在一些示例中，可以根据经验选择适当大的距离。可以制作一系列测试器件，在侧表面513和阳极接触表面512的中心区域522的周边之间具有不同的距离。总的电流到光的转换效率可以被测量，并且可以被预期在侧表面513和阳极接触表面512的中心区域之间的某个非零距离处或一个距离范围内达到最大值。从当阳极电接触一直延伸到侧表面513时它的值来看，该转换效率将被预期随着分隔的增加而增加，并且然后随着分隔变得如此大以至于有源层502a的外围区域开始发射较少的光或不发射光而最终降低。在一些示例中，在阳极接触表面512的中心区域522的横向边缘和侧表面513之间的分隔可以大于1.0μm、2μm、5μm、10μm、20μm或50μm。

在一些示例中，发光元件500包括在光出射表面511外围部分上的反射层或散射层，使得存在穿过反射层或散射层的中心开口521。在一些示例中，在中心开口的横向边缘与侧表面之间的分隔可以大于1.0μm、2μm、5μm、10μm、20μm或50μm。通过光出射表面511出射的大部分光或全部光穿过中心开口521。中心开口521的至少一部分定位成与阳极接触表面512的中心区域522的至少一部分相反，即向下投影到阳极接触表面512上的中心开口521的轮廓至少部分与中心区域522重叠。这种布置可以例如在具有阻挡光透射穿过光出射表面511的外围部分的阴极电接触的示例中有效地采用，并且可以增强由有源层502a发射的光的一小部分(fraction)，该小部分由流过在中心区域522上的阳极电接触的电流产生，通过光出射表面511逸出。在一些示例中，整个中心开口521可以定位成与阳极接触表面512的中心区域522的至少一部分相反；在一些示例中，阳极接触表面512的整个中心区域522可以定位成与中心开口521的至少一部分相反。在一些示例中，中心开口521可以同心地定位成与阳极接触表面的中心区域相反(例如，它们相应的质心可以沿着垂直线对准)；在这些示例中的一些中，中心开口521和阳极接触表面512的中心区域522可以基本上是相同尺寸和形状的。

在一些示例中，发光元件500包括在光出射表面511的外围部分、阳极接触表面512的至少部分、或侧表面513的至少部分上的反射层或散射层；一些示例可以包括这些中的全部。在光出射表面511上的反射层或散射层具有中心开口521，其以上述方式中的任何一种布置。在表面511、512和513上的反射层或散射层可以形成至少部分封围n掺杂层、p掺杂层和有源层502c/502b/502a的光学腔。在一些示例中，光学腔可以被布置成使得发射的光仅通过中心开口521离开元件500。在一些示例中，光学腔可以被布置为支持一个或多个共振光学模式的共振腔。元件500可以被布置成使得一个或多个共振光学模式的波节或波腹被适当地放置，以例如增加有源层502a的发射的Purcell因子、增强有源层502a的发射或穿过光出射表面511的透射的方向性、或者减少在侧表面513或阳极接触表面512处的光学损耗。

在一些示例中，发光元件500包括基本上平坦且基本上垂直于光出射表面511和阳极接触表面512的侧表面513。在这些示例中的一些中，侧表面513在二维上可以是平坦的，例如，作为正方形或矩形元件500的侧面小平面(side facet)；在这些示例中的一些中，侧表面513可以仅在垂直维度上是平坦的，例如，作为圆柱形元件500的侧表面。在一些示例中，侧表面513可以与光出射表面511形成钝内角(例如，如在图12A中)；在一些示例中，侧表面513可以与阳极接触表面512形成钝内角(例如，如在图12B中，或者在2021年12月14日提交的美国临时申请号63/289607(其通过引用以其全部内容并入)中公开的各种示例中)。在图12A的示例中，侧表面513可以朝向中心开口521“汇聚”发射的光。在图12B的示例中，侧表面513可以收集横向传播的光，并将其朝向光出射表面511重定向。

在一些示例中，发光元件500可以包括在阳极接触表面512的外围部分上的电绝缘背电介质层540，该外围部分缺乏与阳极电接触的直接电耦合。背电介质层540可以包括以下之中的一种或多种材料：掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。在一些示例中，背电介质层540可以仅包括单一电介质材料的单层；在其他示例中，背电介质层540可以包括多层或多种材料。

在一些示例中(例如，如在图7-图12B或图16中的任何一个中)，阳极电接触可以包括与阳极接触表面512的中心区域522直接接触的金属层542。金属层542可以包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。金属层542可以电耦合到阳极结合层536，阳极结合层536进而可以电耦合到例如电迹线或其他电路，所述电迹线或其他电路被布置用于通过阳极接触表面512的中心区域522向/从发光元件500的p掺杂层502b传送电流。阳极结合层536与有源层和n掺杂层502a/502c电隔离，这意味着在阳极结合层536与有源层和n掺杂层502a/502c之间没有直接的电耦合；然而，存在通过p掺杂层502b的间接电耦合。在一些示例(未示出)中，阳极电接触可以是导电阳极结合层536的一部分，其与阳极接触表面512的中心区域522直接电接触。阳极结合层536可以包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

在一些示例中(例如，如在图13-图15或图17-图19中的任何一个中)，阳极电接触可以包括与阳极接触表面512的中心区域522直接接触的透明导电氧化物(TCO)层544。TCO层可以包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或者其组合或混合物中的一种或多种。在这样的示例中，背电介质层540可以覆盖与阳极接触表面512相反的TCO层544(例如，如在图13-图15或图17-图19中的任何一个中)。在这样的示例中，发光元件500可以包括电耦合到TCO层544并穿过背电介质层540的至少一个外接的、局部的、导电通孔545(为了更好的清楚性，在图18中未示出以减少混乱)。在一些示例中，通孔545将TCO层544电耦合到阳极结合层536。在一些示例中(例如，如在图14、图15或图17-图19中的任何一个中)，发光元件500可以包括在背电介质层540上的与TCO层544和阳极接触表面512相反的背反射器548。在一些示例中，背反射器548可以包括金属层、电介质多层反射器、或分布式布拉格反射器中的一种或多种，并且可以包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。如果背反射器548是导电的，则它可以电耦合到通孔545和阳极结合层536；在一些示例中，阳极结合层536可以充当背反射器548。如果背反射器548不导电，则通孔545可以穿过它。

在一些示例中(例如，如在图13、图15、图18和图19中的任何一个中)，背电介质层540可以包括至少与阳极接触表面512的中心区域522相反的中心部分，该中心部分远离阳极接触表面512突出。背电介质层540的突出部分可以被布置成以便重定向光的从有源层502a传播通过阳极接触表面512的一部分，以通过阳极接触表面512朝向光出射表面511往回传播。背电介质层540的突出部分因此可以充当用于发光元件500的集光器。在一些示例中，背电介质层540的突出中心部分可以具有逐渐变细的形状，该逐渐变细的形状随着距阳极接触表面512的距离增加而在横向范围上减小。这种结构的示例公开在例如上面并入的美国临时申请号63/289607中。

在一些示例中(例如，如在图14、图15、图18或图19中的任何一个中)，发光元件500可以包括多个纳米结构光学元件547的背部集合，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件尺寸以及其特征在于至少一个元件形状(例如，圆柱形、截头圆锥形、截头棱锥形等)。纳米结构光学元件547可以位于背电介质层540上或背电介质层540内、或者位于阳极接触表面512处，并且可以布置成元件阵列，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件间隔。可以选择该背部集合的元件尺寸、形状和间隔，以导致以下中的一个或多个：(1)以标称发射真空波长λ₀在电介质层内传播以朝向光出射表面传播的至少一部分光的非镜面反射重定向，(2)以标称发射真空波长λ₀入射在阳极接触表面上以朝向光出射表面传播的至少一部分光的非镜面反射或非折射透射重定向，(3)用于由有源层发射光的Purcell因子增加，或(4)由有源层发射的光的方向性增强。这种纳米结构层的示例在以上结合在用于阵列200的pcLED 100的初级和次级光学元件的讨论中的各种参考文献中公开。

在一些示例中，背部集合的纳米结构元件547可以包括大量适当大小和形状的凸起、孔、凹陷、内含物或结构。在一些示例中，背部集合的纳米结构元件547可以包括单纳米天线阵列或双纳米天线阵列或者超构原子或超构分子阵列(例如，如在图14、图18和图19的示例中示意性示出的)、部分光子带隙结构、或光子晶体(例如，如在图15的示例中示意性示出的)。在一些示例中，背部集合的纳米结构元件547的非零尺寸或间隔或者在有源层502a和背部集合的纳米结构元件547之间的非零间隔可以小于λ₀/n_P、小于λ₀/2n_P、小于λ₀/4n_P、或者小于λ₀/10n_P，其中n_P是p掺杂层的折射率。在一些示例中，背部集合的纳米结构元件547的非零尺寸或间隔可以小于λ₀/n_B、小于λ₀/2n_B、小于λ₀/4n_B或小于λ₀/10n_B，其中n_B是背电介质层的折射率。在一些示例中，背部集合的纳米结构元件547可以包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

在一些示例中(例如，如在图9B、图10、图11、图12A/图12B、图16、图17或图19中的任何一个中)，发光元件500可以包括在侧表面513的至少部分上的电绝缘横向电介质层550；在一些示例中，横向电介质层550可以与背电介质层540邻接。横向电介质层550可以包围整个p掺杂层502b、整个有源层502a、和至少一部分n掺杂层502c；在这些示例中的一些中，横向电介质层550可以包围整个n掺杂层502c。横向电介质层550可以包括以下之中的一种或多种材料：掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。在一些示例中，横向电介质层550可以仅包括单一电介质材料的单层；在其他示例中，横向电介质层550可以包括多层或多种材料。

在一些示例中(例如，如在图9B、图10、图11、图12A/图12B、图16、图17或图19中的任何一个中)，发光元件500可以包括导电阴极结合层546，导电阴极结合层546电耦合至阴极电接触、并与有源层和p掺杂层502a/502b电隔离。在这些示例中的一些中(例如，如在图9B、图12A/图12B、图16、图17或图19中的任何一个中)，横向电介质层550将有源层和p掺杂层502a/502b与阴极结合层546电隔离，并且阴极结合层546通过与其至少侧壁部分或外围部分直接接触而电耦合到n掺杂层502c，以便充当阴极电接触。在这些示例中的一些中(例如，如在图10或图11中的任何一个中)，横向电介质层550还将n掺杂层502c与阴极结合层546电隔离。在一些示例中，阴极结合层546可以包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。在一些示例中，阴极结合层546的至少一部分可以被布置成在侧表面513处充当横向反射器。

在一些示例中，横向电介质层550可以包括在侧表面513和阴极结合层546之间的横向反射器。在这些示例中的一些中，横向反射器可以包括电介质多层反射器或分布式布拉格反射器，并且可以包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。如果横向反射器是导电的，则在一些示例中，它可以电耦合到n掺杂层502c并充当阴极电接触。

在一些示例中(例如，如在图12A或图12B中的任何一个中)，阴极电接触可以包括与光出射表面511的至少一部分直接接触的TCO层554。TCO层554可以包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或其组合或混合物中的一种或多种。

在一些示例中(例如，如在图7-图11、图13-图16、或图18中的任何一个中)，阴极电接触可以包括与光出射表面511的至少一部分直接接触的金属层552。在一些示例中，金属层552可以充当在光出射表面511上的反射层或散射层；金属层552可以形成在光出射表面511的外围部分上，从而留下中心开口521。在一些示例中，金属层552可以用作阴极电接触和反射层或散射层两者。金属层552可以包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

在一些示例中(例如，如在图17或图19中的任何一个中)，在光出射表面511上的反射层或散射层可以包括一个或多个前电介质层560。在一些示例中，前电介质层560可以仅包括单一电介质材料的单层；在其他示例中，前电介质层560可以包括多层或多种材料。在一些示例中，前电介质层560可以包括以下之中的一种或多种材料：掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。在一些示例中，在光出射表面511上的反射层或散射层可以包括电介质多层反射器或分布式布拉格反射器562，该电介质多层反射器或分布式布拉格反射器562可以包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。如果前反射层或散射层是导电的，则它可以形成阴极电接触的至少一部分；如果前反射层或散射层是不导电的，则阴极电接触可以包括例如在光出射表面511的至少中心区域上的TCO层554、通过侧表面513的n掺杂层502c的直接电耦合、或其他合适的布置。

在一些示例(未示出)中，发光元件500可以包括多个纳米结构光学元件的前部集合，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件尺寸以及其特征在于至少一个元件形状(例如，圆柱形、截头圆锥形、截头棱锥形等)。前部集合的纳米结构元件可以位于前电介质层560上或前电介质层560内、或者位于光出射表面511处，并且可以布置为元件阵列，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件间隔。前部集合的元件尺寸、形状和间隔可以被选择为导致以下中的一个或两个：(1)以标称发射真空波长λ₀透射穿过光出射表面511的至少一部分光的非折射透射重定向，或(2)以标称发射真空波长λ₀入射在光出射表面511上以朝向阳极接触表面512传播的至少一部分光的非镜面反射重定向。这种纳米结构层的示例在以上结合在用于阵列200的pcLED 100的初级和次级光学元件的讨论中的各种参考文献中公开。

在一些示例中，前部集合的纳米结构元件可以包括大量适当大小和形状的凸起、孔、凹陷、内含物或结构。在一些示例中，前部集合的纳米结构元件可以包括单纳米天线阵列或双纳米天线阵列、部分光子带隙结构、光子晶体、或超构原子或超构分子阵列。在一些示例中，前部集合的纳米结构元件的非零尺寸或间隔可以(i)小于λ₀/n_N、小于λ₀/2n_N、小于λ₀/4n_N或小于λ₀/10n_N，其中n_N是n掺杂层的折射率；或者(ii)小于λ₀/n_F、小于λ₀/2n_F、小于λ₀/4n_F或小于λ₀/10n_F，其中n_F是前电介质层的折射率。前部集合的纳米结构元件可以包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

在一些示例(未示出)中，发光元件500可以包括在n掺杂层的光出射表面511上的抗反射涂层；在一些示例中，抗反射涂层在中心开口521内的光出射表面511上。相对于在缺乏抗反射涂层的类似表面处的反射，抗反射涂层可以具有用于减少以标称发射真空波长λ₀入射在光出射表面511上的所发射光的菲涅耳反射的任何合适类型或布置。任何合适的抗反射涂层可以被采用(例如单个四分之一波长层、多层电介质堆叠、所谓的蛾眼结构、等等)，并且可以基于n掺杂层502c和抵靠光出射表面511定位的介质的折射率来适当地布置。

在一些示例中(例如，如在图16至图19中的任何一个中)，光出射表面511可以包括粗糙化、纹理化或图案化。在一些示例中，粗糙化、纹理化或图案化可以仅存在于光出射表面511的中心开口521的区域上，而在其他示例中，整个光出射表面511可以被粗糙化、纹理化或图案化。这种粗糙化、纹理化或图案化可以被布置成以便呈现以下中的一个或两个：(i)相对于平坦的光出射表面的增加的光提取效率，或者(ii)相对于平坦的光出射表面，从n掺杂层502c内入射在光出射表面511上的光的非镜面内反射重定向。

一种用于制造所公开的发光元件500中的任何一个的方法包括：(A)形成p掺杂半导体层和n掺杂半导体层502b/502c，在它们之间具有有源层502a；(B)形成电耦合到p掺杂半导体层的阳极电接触502b；以及(C)形成电耦合到n掺杂半导体层的阴极电接触502c。这种方法可以包括形成上面讨论的结构、特征或布置中的任何一个或多个或全部。

在一些示例中，多个发光元件500可以布置成发光阵列(例如，如在图9A和图9B或图20中；更一般地如在图2A至图6B中的任何一个中)。多个发光元件500可以布置在阵列中，其中它们对应的光出射表面511处于基本上共面的布置中。在一些示例中，多个发光元件500可以包括组装在一起以形成阵列的分立的、结构上不同的元件。在一些其他示例中，阵列的多个发光元件500可以一起整体形成在公共衬底上。在一些整体形成的示例中，LED的对应n掺杂层502c可以形成跨越阵列的单个连续n掺杂层。在一些其他整体形成或组装的示例中，LED的对应n掺杂层可以彼此分离，在它们之间没有直接的电耦合。

在阵列的一些示例中，发光元件500的非零间隔可以小于1.0mm、小于0.5mm、小于0.3mm、小于0.2mm、小于0.10mm、小于0.08mm、小于0.05mm、小于0.03mm、小于0.02mm或小于0.010mm。在一些示例中，在阵列的相邻发光元件500之间的非零间隔可以小于50μm、小于20μm、小于10μm、小于5μm、小于2μm、小于1.0μm或小于0.5μm。在一些示例中，阵列的发光元件500对于从相邻发光元件出射的所发射光可以呈现出大于5:1、大于10:1、大于20:1、大于50:1、大于100:1或大于300:1的对比度。

在阵列的一些示例中，阵列可以被布置成使得其发光元件500中的一些或全部充当直接发射器，即，从结或有源层502a发射的光是对应发光元件500的输出。在一些示例中，阵列可以包括在发光元件500中的一个或多个或全部上的一个或多个波长转换结构(例如，磷光体波长转换器)，使得来自阵列的那些对应元件的输出包括由波长转换结构发射的下转换光(具有或不具有由结或有源层502a发射的残余光)。在一些示例中，这种波长转换结构可以全部以相同的一个或多个波长发射；在其他示例中，一些发光元件500的波长转换结构可以以与由一些其他发光元件500的波长转换结构发射的波长不同的波长发射。在一些示例中，波长转换结构可以被布置为在每个发光元件500上的分立元件；在一些其他示例中，波长转换结构可以是在多个发光元件500之上或者在所有发光元件500之上的邻接层的对应区域。

在一些示例中(例如，如在图20中)，多个独立的导电迹线或互连338的集合可以(例如，通过阳极结合层536)连接到对应的阳极电接触，其中每个阳极电接触连接到迹线或互连338中的单个对应迹线或互连338，该单个对应迹线或互连338不同于连接到至少一个其它阳极电接触的对应迹线或互连338。在一些示例中，每个阳极电接触可以连接到迹线或互连338中的单个对应迹线或互连338，该单个对应迹线或互连338不同于连接到所有其他阳极电接触的对应迹线或互连338。另一个电迹线或互连338可以(例如，通过阴极结合层546)连接到阴极电接触。在一些示例中，一个或多个导电迹线或互连338可以包括一种或多种金属或金属合金，例如铝、银或金中的一种或多种。

在一些示例中，任何合适类型或布置的驱动电路310(例如，其结合任何合适的模拟电路、数字电路、通用或专用集成电路、微处理器、或其组合)可以通过电迹线或互连338连接到每个阴极电接触和每个阳极电接触。在一些示例中，驱动电路310可以被构造和连接成以便提供流经阵列并使阵列发射光的电驱动电流，并且被进一步构造和连接成使得(i)电驱动电流的对应部分作为对应的像素电流流经一个或多个对应的LED，以及(ii)每个像素电流幅度不同于阵列中的至少一个其他LED的对应像素电流幅度。在一些示例中，阵列的元件500的像素电流幅度的不同空间分布可以导致跨阵列的发光强度的对应不同空间分布。

可以基于一个或多个选定的品质因数(FOM)对半导体层502a/502b/502c(例如，折射率、厚度、掺杂水平)、二极管尺寸或形状、在阳极电接触和侧表面513之间的分隔、(一个或多个)电介质层540/550/560(例如，厚度、折射率、反射器结构、纳米结构元件)、反射器548或562、任何纳米结构层、或者其他结构或性质中的除其他之外的一个或多个或全部进行设计或优化(通过原型器件或测试器件的计算、模拟、或者迭代设计/制作/测试)。可以考虑的基于器件性能的FOM可以包括例如：(i)提取效率；(ii)总辐射发射；(iii)所发射光的辐射角分布；(iv)在选定锥角内的辐射发射的份额；(v)在用于光发射的相邻像素区域之间的对比度；或(vi)其他合适或期望的FOM。代替地或另外，降低成本或制造复杂性可以用作设计或优化过程中的FOM。对于一个FOM的优化可能导致对于一个或多个其他FOM的非最佳值。注意，不一定相对于任何FOM完全优化的器件仍然可以提供一个或多个FOM的可接受的提高；这种部分优化的器件落入本公开或所附权利要求的范围内。

一种用于使用包含所公开的发光元件500中的任何一个的阵列的方法包括：(A)选择元件电流幅度的第一指定空间分布；(B)操作驱动电路以向阵列的元件500提供元件电流幅度的第一指定空间分布，使得阵列根据跨阵列的发光强度的对应第一空间分布发射光；(C)选择不同于元件电流幅度的第一指定空间分布的元件电流幅度的第二指定空间分布；以及(D)操作驱动电路以向阵列的元件500提供元件电流幅度的第二指定空间分布，使得阵列根据跨阵列的发光强度的对应第二空间分布发射光，该第二空间分布不同于发光强度的第一空间分布。

一种用于制造包含所公开的发光元件中的任何一个的阵列的方法，包括：(A)形成或组装多个发光元件500以形成阵列；(B)形成连接到对应阳极电接触的一个或多个电迹线或互连338；以及(C)(i)使用对应的电迹线或互连338将驱动电路310连接到对应的阳极电接触，和(ii)使用至少一个对应的迹线或互连338将驱动电路310连接到对应的阴极电接触。

除前述内容外，以下示例实施例落在本公开或所附权利要求的范围内。

示例1。一种发光元件，包括：(a)半导体发光二极管(LED)，其包括p掺杂半导体层、n掺杂半导体层、和在p掺杂层和n掺杂层之间的有源发光层，该LED被布置用于以标称发射真空波长λ₀发射光，该光由在有源层处的电荷载流子的辐射复合产生，该LED具有(i)与有源层相反的n掺杂层的光出射表面，(ii)与有源层相反的p掺杂层的阳极接触表面，以及(iii)横向限制整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层的侧表面，有源层延伸到侧表面；(b)阳极电接触，其仅在阳极接触表面的中心区域上电耦合到p掺杂层，该中心区域被阳极接触表面的外围部分包围，该外围部分缺乏与阳极电接触的直接电耦合；以及(c)电耦合到n掺杂层的阴极电接触。

示例2。根据示例1所述的发光元件，还包括在光出射表面的外围部分、阳极接触表面的至少部分、或侧表面的至少部分上的反射层或散射层，在光出射表面上的反射层或散射层具有穿过其中的中心开口，反射层或散射层形成至少部分封围n掺杂半导体层和p掺杂半导体层以及有源层的光学腔。

示例3。根据示例1所述的发光元件，还包括在光出射表面的外围部分上、并且具有穿过其中的中心开口的反射层或散射层，中心开口的至少一部分定位成与阳极接触表面的中心区域的至少一部分相反。

示例4。根据示例1所述的发光元件，还包括在光出射表面的外围部分、阳极接触表面的至少部分、或侧表面的至少部分上的反射层或散射层，在光出射表面上的反射层或散射层具有穿过其中的中心开口，中心开口的至少一部分定位成与阳极接触表面的中心区域的至少一部分相反，反射层或散射层形成至少部分封围n掺杂半导体层和p掺杂半导体层以及有源层的光学腔。

示例5。一种发光元件，包括：(a)半导体发光二极管(LED)，其包括p掺杂半导体层、n掺杂半导体层、和在p掺杂层和n掺杂层之间的有源发光层，该LED被布置用于以标称发射真空波长λ₀发射光，该光由在有源层处的电荷载流子的辐射复合产生，该LED具有(i)与有源层相反的n掺杂层的光出射表面，(ii)与有源层相反的p掺杂层的阳极接触表面，以及(iii)横向限制整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层的侧表面，有源层延伸到侧表面；(b)阳极电接触，其电耦合到在阳极接触表面的中心区域上的p掺杂层，留下阳极接触表面的外围部分，而不直接电耦合到阳极电接触；(c)电耦合到n掺杂层的阴极电接触；以及(d)在光出射表面的外围部分上、并且具有穿过其中的中心开口的反射层或散射层，中心开口的至少一部分定位成与阳极接触表面的中心区域的至少一部分相反。

示例6。根据示例3至5中任一项所述的发光元件，整个中心开口定位成与阳极接触表面的中心区域的至少一部分相反。

示例7。根据示例3至5中任一项所述的发光元件，阳极接触表面的整个中心区域定位成与中心开口的至少一部分相反。

示例8。根据示例3至7中任一项所述的发光元件，所述中心开口同心地定位成与所述阳极接触表面的中心区域相反。

示例9。根据示例8所述的发光元件，阳极接触表面的中心开口和中心区域基本上是相同尺寸和形状的。

示例10。一种发光元件，包括：(a)半导体发光二极管(LED)，其包括p掺杂半导体层、n掺杂半导体层、和在p掺杂层和n掺杂层之间的有源发光层，该LED被布置用于以标称发射真空波长λ₀发射光，该光由在有源层处的电荷载流子的辐射复合产生，该LED具有(i)与有源层相反的n掺杂层的光出射表面，(ii)与有源层相反的p掺杂层的阳极接触表面，以及(iii)横向限制整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层的侧表面，有源层延伸到侧表面；(b)阳极电接触，其电耦合到在阳极接触表面的中心区域上的p掺杂层，留下阳极接触表面的外围部分，而不直接电耦合到阳极电接触；(c)电耦合到n掺杂层的阴极电接触；以及(d)在光出射表面的外围部分、阳极接触表面的至少部分、或侧表面的至少部分上的反射层或散射层，在光出射表面上的反射层或散射层具有穿过其中的中心开口，反射层或散射层形成至少部分封围n掺杂半导体层和p掺杂半导体层以及有源层的光学腔。

示例11。根据示例2至10中任一项所述的发光元件，在所述中心开口的横向边缘和所述侧表面之间的分隔大于1.0μm、2μm、5μm、10μm、20μm或50μm。

示例12。根据示例1至11中任一项所述的发光元件，在阳极电接触的横向边缘和侧表面之间的分隔大于在那些扩散电荷载流子的特征辐射寿命内沿着有源层扩散的电荷载流子的特征横向扩散距离。

示例13。根据示例1至12中任一项所述的发光元件，在阳极电接触的横向边缘和侧表面之间的分隔大于1.0μm、2.0μm、5μm、10μm、20μm或50μm。

示例14。根据示例1至13中任一项所述的发光元件，侧表面横向限制整个n掺杂层。

示例15。根据示例1至14中任一项所述的发光元件，侧表面基本上是平坦的，并且基本上垂直于光出射表面和阳极接触表面。

示例16。根据示例1至14中任一项所述的发光元件，侧表面与阳极接触表面形成钝内角。

示例17。根据示例1至14中任一项所述的发光元件，侧表面与光出射表面形成钝内角。

示例18。根据示例1至17中任一项所述的发光元件，还包括在阳极接触表面的外围部分上的电绝缘背电介质层，该外围部分缺乏与阳极电接触的直接电耦合。

示例19。根据示例18所述的发光元件，背电介质层包括以下之中的一种或多种材料：掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例20。根据示例1至19中任一项所述的发光元件，阳极电接触包括与阳极接触表面的中心区域直接接触的金属层，该金属层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例21。根据示例20所述的发光元件，阳极电接触是与阳极接触表面的中心区域直接电接触的导电阳极结合层的一部分。

示例22。根据示例1至19中任一项所述的发光元件，阳极电接触包括与阳极接触表面的中心区域直接接触的透明导电氧化物(TCO)层，TCO层包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或者其组合或混合物中的一种或多种。

示例23。根据示例22所述的发光元件，背电介质层覆盖与阳极接触表面相反的TCO层，发光元件还包括电耦合到TCO层并穿过背电介质层的至少一个外接的、局部的、导电通孔。

示例24。根据示例23所述的发光元件，还包括在背电介质层上的与TCO层和阳极接触表面相反的背反射器。

示例25。根据示例24所述的发光元件，所述背反射器包括金属层、电介质多层反射器、或分布式布拉格反射器中的一种或多种。

示例26。根据示例24或25中任一项所述的发光元件，背反射器包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例27。根据示例18至26中任一项所述的发光元件，背电介质层包括至少与阳极接触表面的中心区域相反的中心部分，该中心部分远离阳极接触表面突出，并且被布置成以便重定向光的从有源层传播通过阳极接触表面的一部分，以通过阳极接触表面朝向光出射表面往回传播。

示例28。根据示例27所述的发光元件，背电介质层的突出中心部分具有逐渐变细的形状，该逐渐变细的形状随着距阳极接触表面的距离增加而在横向范围上减小。

示例29。根据示例18至28中任一项所述的发光元件，还包括多个纳米结构光学元件的背部集合，其(i)位于背电介质层上或背电介质层内、或位于阳极接触表面处；(ii)特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件尺寸以及特征在于至少一个元件形状；以及(iii)布置为元件阵列，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件间隔；(iv)该背部集合的元件尺寸、形状和间隔导致以下中的一个或多个：(1)以标称发射真空波长λ₀在电介质层内传播以朝向光出射表面传播的至少一部分光的非镜面反射重定向，(2)以标称发射真空波长λ₀入射在阳极接触表面上以朝向光出射表面传播的至少一部分光的非镜面反射或非折射透射重定向，(3)用于由有源层发射光的Purcell因子增加，或(4)由有源层发射的光的方向性增强。

示例30。根据示例29所述的发光阵列，所述背部集合的纳米结构元件包括大量适当大小和形状的凸起、孔、凹陷、内含物或结构。

示例31。根据示例29或30中任一项所述的发光阵列，所述背部集合的纳米结构元件包括单纳米天线阵列或双纳米天线阵列、部分光子带隙结构、光子晶体、或超构原子或超构分子阵列。

示例32。根据示例29至31中任一项所述的发光阵列，所述背部集合的纳米结构元件的非零尺寸或间隔小于λ₀/n_P、小于λ₀/2n_P、小于λ₀/4n_P、或小于λ₀/10n_P，n_P是p掺杂层的折射率。

示例33。根据示例29至32中任一项所述的发光阵列，在所述有源层和所述背部集合的纳米结构元件之间的非零间隔小于λ₀/n_P、小于λ₀/2n_P、小于λ₀/4n_P或小于λ₀/10n_P，n_P是p掺杂层的折射率。

示例34。根据示例29至33中任一项所述的发光阵列，所述背部集合的纳米结构元件的非零尺寸或间隔小于λ₀/n_B、小于λ₀/2n_B、小于λ₀/4n_B、或小于λ₀/10n_B，n_B是所述背电介质层的折射率。

示例35。根据示例29至34中任一项所述的发光阵列，所述背部集合的纳米结构元件包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例36。根据示例1至35中任一项所述的发光元件，还包括导电阳极结合层，该导电阳极结合层通过阳极电接触与阳极接触表面电耦合并且与有源层和n掺杂层电隔离。

示例37。根据示例36所述的发光元件，阳极结合层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例38。根据示例36或37中任一项所述的发光元件，阳极电接触包括在阳极结合层和阳极接触表面之间并与阳极接触表面的中心区域直接接触的透明导电氧化物(TCO)层，TCO层包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或其组合或混合物中的一种或多种。

示例39。根据示例18至38中任一项所述的发光元件，还包括在侧表面的至少部分上的电绝缘横向电介质层，该横向电介质层与背电介质层邻接并包围整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层。

示例40。根据示例1至38中任一项所述的发光元件，还包括在侧表面的至少部分上的电绝缘横向电介质层，该横向电介质层包围整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层。

示例41。根据示例39或40中任一项所述的发光元件，该横向电介质层包括以下之中的一种或多种材料：掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例42。根据示例39至41中任一项所述的发光元件，所述横向电介质层包围整个n掺杂层。

示例43。根据示例39至41中任一项所述的发光元件，还包括电耦合到阴极电接触的导电阴极结合层，横向电介质层将p掺杂层和有源层与阴极结合层电隔离，阴极结合层通过与其至少侧壁部分或外围部分直接接触而电耦合到n掺杂层，以便充当阴极电接触。

示例44。根据示例39至42中任一项所述的发光元件，还包括电耦合到阴极电接触的导电阴极结合层，横向电介质层将p掺杂层和有源层与阴极结合层电隔离。

示例45。根据示例43或44中任一项所述的发光元件，阴极结合层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例46。根据示例43至45中任一项所述的发光元件，所述阴极结合层的至少一部分被布置成在侧壁处充当横向反射器。

示例47。根据示例39至46中任一项所述的发光元件，所述横向电介质层包括单一电介质材料的单层。

示例48。根据示例39至46中任一项所述的发光元件，所述横向电介质层包括在侧表面和结合层之间的横向反射器。

示例49。根据示例48所述的发光元件，所述横向反射器包括电介质多层反射器或分布式布拉格反射器。

示例50。根据示例48或49中任一项所述的发光元件，横向反射器包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例51。根据示例1至50中任一项所述的发光元件，还包括导电阴极结合层，该导电阴极结合层电耦合到阴极电接触并与p掺杂层和有源层电隔离。

示例52。根据示例51所述的发光元件，阴极结合层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例53。根据示例1至52中任一项所述的发光元件，阴极电接触包括与光出射表面的至少一部分直接接触的TCO层，TCO层包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或其组合或混合物中的一种或多种。

示例54。根据示例1至52中任一项所述的发光元件，阴极电接触包括与光出射表面的至少一部分直接接触的金属层，该金属层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例55。根据示例2至54中任一项所述的发光器件，在光出射表面上的反射层或散射层包括金属层，该金属层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例56。根据示例55所述的发光器件，金属层形成阴极电接触的至少一部分。

示例57。根据示例2至56中任一项所述的发光器件，在光出射表面上的反射层或散射层包括一个或多个前电介质层。

示例58。根据示例57所述的发光器件，一个或多个前电介质层包括以下之中的一种或多种材料：掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例59。根据示例57或58中任一项所述的发光元件，所述前电介质层包括单一电介质材料的单层。

示例60。根据示例57或58中任一项所述的发光元件，在光出射表面上的反射层或散射层包括电介质多层反射器或分布式布拉格反射器。

示例61。根据示例60所述的发光元件，在光出射表面上的反射层或散射层包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例62。根据示例1至61中任一项所述的发光元件，还包括多个纳米结构光学元件的前部集合，其(i)位于前电介质层上或前电介质层内、或位于光出射表面处；(ii)特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件尺寸以及特征在于至少一个元件形状；以及(iii)布置为元件阵列，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件间隔；(iv)前部集合的元件尺寸、形状和间隔导致以下中的一个或两个：(1)以标称发射真空波长λ₀透射穿过光出射表面的至少一部分光的非折射透射重定向，或(2)以标称发射真空波长λ₀入射在光出射表面上以朝向阳极接触表面传播的至少一部分光的非镜面反射重定向。

示例63。根据示例62所述的发光阵列，前部集合的纳米结构元件包括大量适当大小和形状的凸起、孔、凹陷、内含物或结构。

示例64。根据示例62或63中任一项所述的发光阵列，前部集合的纳米结构元件包括单纳米天线阵列或双纳米天线阵列、部分光子带隙结构、光子晶体、或超构原子或超构分子阵列。

示例65。根据示例62至64中任一项所述的发光阵列，前部集合的纳米结构元件的非零尺寸或间隔(i)小于λ₀/n_N、小于λ₀/2n_N、小于λ₀/4n_N或小于λ₀/10n_N，n_N是n掺杂层的折射率，或(ii)小于λ₀/n_F、小于λ₀/2n_F、小于λ₀/4n_F或小于λ₀/10n_F，n_F是前电介质层的折射率。

示例66。根据示例62至65中任一项所述的发光阵列，前部集合的纳米结构元件包括以下之中的一种或多种材料：一种或多种金属或金属合金；掺杂或未掺杂的硅；一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体；掺杂或未掺杂的氧化硅、氮化硅或氧氮化硅；一种或多种掺杂或未掺杂的金属氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种掺杂或未掺杂的半导体氧化物、氮化物或氮氧化物；一种或多种光学玻璃；或者一种或多种掺杂或未掺杂的聚合物。

示例67。根据示例1至66中任一项所述的发光元件，还包括在n掺杂层的光出射表面的至少一部分上的抗反射涂层，该抗反射涂层被布置成以便相对于在缺乏抗反射涂层的类似表面处的反射而减少以标称发射真空波长λ₀入射在该表面上的所发射光的反射。

示例68。根据示例2至66中任一项所述的发光元件，还包括在中心开口内的n掺杂层的出射表面上的抗反射涂层，该抗反射涂层被布置成以便相对于在缺乏抗反射涂层的类似表面处的反射而减少以标称发射真空波长λ₀入射在该表面上的所发射光的反射。

示例69。根据示例1至66中任一项所述的发光元件，所述光出射表面包括被布置成以便呈现以下中的一个或两个的粗糙化、纹理化或图案化：(i)相对于平坦的光出射表面的增加的光提取效率，或(ii)相对于平坦的光出射表面，从n掺杂层内入射在光出射表面上的光的非镜面内反射重定向。

示例70。根据示例2至66中任一项所述的发光元件，所述光出射表面包括被布置成以便呈现以下中的一个或两个的粗糙化、纹理化或图案化：(i)相对于平坦的光出射表面，通过中心开口的光提取效率增加，或(ii)相对于平坦的光出射表面，从n掺杂层内入射在光出射表面上的光的非镜面内反射重定向。

示例71。根据示例1至70中任一项所述的发光元件，该LED包括一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体材料或合金或其混合物。

示例72。根据示例1至71中任一项所述的发光阵列，所述标称发射真空波长λ₀大于0.20μm、大于0.4μm、大于0.8μm、小于10μm、小于2.5μm或小于1.0μm。

示例73。根据示例1至72中任一项所述的发光元件，所述有源层包括一个或多个p-n结、一个或多个量子阱、一个或多个多量子阱或一个或多个量子点。

示例74。根据示例1至73中任一项所述的发光元件，该LED的层的总非零厚度小于20μm、小于10μm、小于5μm、小于3μm、小于2μm、小于1.5μm或小于1.0μm。

示例75。根据示例1至74中任一项所述的发光元件，p掺杂层的非零厚度小于2μm、小于1.0μm、小于0.8μm、小于0.5μm、小于0.3μm、小于0.2μm或小于0.10μm。

示例76。根据示例1至75中任一项所述的发光元件，该LED的层支持最多15、10、8、5或3个横向传播的光学模式。

示例77。根据示例1至76中任一项所述的发光元件，选择p掺杂层的非零厚度，以便导致在LED内所发射光的角分布接近指定角分布。

示例78。一种用于制造根据示例1至77中任一项所述的发光元件的方法，该方法包括：(A)形成p掺杂半导体层和n掺杂半导体层，在它们之间具有有源层；(B)形成电耦合到p掺杂半导体层的阳极电接触；以及(C)形成电耦合到n掺杂半导体层的阴极电接触。

示例79。一种发光阵列，包括多个根据示例1至77中任一项所述的发光元件，这些发光元件以基本上共面的布置布置有其对应的光出射表面。

示例80。根据示例79所述的发光阵列，LED的对应n掺杂层彼此分离，在其对应n掺杂层之间没有直接电耦合。

示例81。根据示例79所述的发光阵列，多个发光元件包括组装在一起以形成阵列的分立的、结构上不同的元件。

示例82。根据示例79或80中任一项所述的发光阵列，该阵列的多个发光元件一起整体形成在公共衬底上。

示例83。根据示例82所述的发光阵列，LED的对应n掺杂层形成跨越阵列的单个连续n掺杂层。

示例84。根据示例79至83中任一项所述的发光阵列，该阵列的发光元件的非零间隔小于1.0mm、小于0.5mm、小于0.3mm、小于0.2mm、小于0.10mm、小于0.08mm、小于0.05mm、小于0.03mm、小于0.02mm或小于0.010mm。

示例85。根据示例79至84中任一项所述的发光阵列，在该阵列的相邻发光元件之间的非零分隔小于50μm、小于20μm、小于10μm、小于5.0μm、小于2μm、小于1.0μm或小于0.5μm。

示例86。根据示例79至85中任一项所述的发光阵列，该阵列的发光元件对从相邻发光元件出射的所发射光呈现出大于5：1、大于10:1、大于20:1、大于50:1、大于100:1或大于300:1的对比度。

示例87。根据示例79至86中任一项所述的发光阵列，还包括连接到对应阳极电接触的多个独立的导电迹线或互连的集合，每个阳极电接触连接到迹线或互连中的单个对应迹线或互连，该单个对应迹线或互连与连接到至少一个其他阳极电接触的对应迹线或互连不同。

示例88。根据示例87所述的发光元件，一个或多个导电迹线或互连包括铝、银、金、或者一种或多种其他金属或金属合金中的一种或多种。

示例89。根据示例87或88中任一项所述的发光阵列，每个阳极电接触连接到迹线或互连中的单个对应迹线或互连，该单个对应迹线或互连与连接到所有其他阳极电接触的对应迹线或互连不同。

示例90。根据示例87至89中任一项所述的发光阵列，还包括通过电迹线或互连(i)连接到每个阴极电接触和(ii)连接到每个阳极电接触的驱动电路，该驱动电路被构造和连接以便提供流经该阵列并使该阵列发射光的电驱动电流，并且被进一步构造和连接成使得(i)电驱动电流的对应部分作为对应的元件电流流过一个或多个对应的LED，以及(ii)每个元件电流幅度不同于该阵列的至少一个其它LED的对应元件电流幅度。

示例91。一种使用根据示例90所述的发光阵列的方法，该方法包括：(A)选择元件电流幅度的第一指定空间分布；(B)操作所述驱动电路以向所述阵列的LED提供元件电流幅度的第一指定空间分布，使得所述阵列根据跨所述阵列的发光强度的对应第一空间分布发射光；(C)选择不同于元件电流幅度的第一指定空间分布的元件电流幅度的第二指定空间分布；以及(D)操作所述驱动电路以向所述阵列的LED提供元件电流幅度的第二指定空间分布，使得所述阵列根据跨所述阵列的发光强度的对应的第二空间分布发射光，所述第二空间分布不同于发光强度的所述第一空间分布。

示例92。一种用于制造根据示例90所述的发光阵列的方法，该方法包括：(A)形成或组装多个发光元件以形成阵列；(B)形成连接到对应阳极电接触的一个或多个电迹线或互连；以及(C)(i)使用电迹线或互连将驱动电路连接到对应的阳极电接触，以及(ii)将驱动电路连接到对应的阴极电接触。

本公开为说明性的、并且不是限制性的。鉴于本公开，进一步的修改对于本领域技术人员来说将是清楚的，并且旨在落入本公开或所附权利要求的范围内。意图是所公开的示例实施例和方法的等同物或其修改应当落入本公开或所附权利要求的范围内。

在前述具体实施方式中，出于精简公开内容的目的，可以将若干示例实施例中的各种特征组合在一起。这种公开的方法不应被解释为反映以下意图：任何要求保护的实施例需要比对应权利要求中明确列举的更多的特征。反而，如所附权利要求所反映的，发明主题可以在于(lie in)少于单个公开的示例实施例的所有特征。因此，本公开应当被解释为隐含地公开了具有一个或多个特征的任何合适子集的任何实施例，这些特征在本申请中被示出、描述或要求保护，所述任何合适子集包括可能未在本文中明确公开的那些子集。特征的“合适”子集仅包括相对于该子集的任何其他特征既不不兼容也不互斥的特征。因此，所附权利要求由此以其整体并入具体实施方式中，其中每个权利要求本身作为单独公开的实施例。此外，所附从属权利要求中的每一个应当被解释为仅仅是为了通过所述将权利要求并入具体实施方式中进行公开的目的，就好像以多个从属形式写成并且从属于与其不矛盾的所有前述权利要求。还应注意，所附权利要求的累积范围可以但不一定涵盖本申请中公开的全部主题。

以下解释应当适用于本公开和所附权利要求的目的。除非另有明确陈述，否则词语“包括”、“包含”、“具有”及其变体无论在何处出现都应被理解为开放式术语，其含义如同在其每个实例之后附加了诸如“至少”之类的短语一样。冠词“一个”应被解释为“一个或多个”，除非“仅一个”、“单个”或其他类似的限制在特定上下文中被明确陈述或隐含；类似地，冠词“该”应被解释为“……中的一个或多个”，除非“……中仅一个”、“……中的单个”或其他类似的限制在特定的上下文中被明确地陈述或隐含。连词“或”应被解释为包含性的，除非：(i)它以其他方式明确陈述，例如，通过使用“或…或…”、“……中仅一个”或类似的语言；或者(ii)所列出的替代方案中的两个或更多个被理解或公开(隐含地或明确地)为在特定上下文中不兼容或互斥。在后一种情况下，“或”将被理解为仅涵盖涉及非互斥替代方案的那些组合。在一个示例中，“狗或猫”、“狗或猫中的一只或多只”以及“一只或多只狗或猫”中的每一个都将被解释为没有任何猫的一只或多只狗，或者没有任何狗的一只或多只猫，或者每一种中的一只或多只。在另一个示例中，“狗、猫或老鼠”、“狗、猫或老鼠中的一只或多只”和“一只或多只狗、猫或老鼠”中的每一个将被解释为(i)一只或多只狗，没有任何猫或老鼠，(ii)一只或多只猫，没有任何狗或老鼠，(iii)一只或多只老鼠，没有任何狗或猫，(iv)一只或多只狗以及一只或多只猫，没有任何老鼠，(v)一只或多只狗以及一只或多只老鼠，没有任何猫，(vi)一只或多只猫以及一只或多只老鼠，没有任何狗，或(vii)一只或多只狗、一只或多只猫、以及一只或多只老鼠。在另一个示例中，“狗、猫或老鼠中的两只或更多只”或“两只或更多只狗、猫或老鼠”中的每一个将被解释为(i)一只或多只狗以及一只或多只猫，没有任何老鼠，(ii)一只或多只狗以及一只或多只老鼠，没有任何猫，(iii)一只或多只猫以及一只或多只老鼠，没有任何狗，或(iv)一只或多只狗、一只或多只猫、以及一只或多只老鼠；“三只或更多只”、“四只或更多只”等等将被类似地解释。

出于本公开或所附权利要求的目的，当列举数值时(具有或不具有诸如“大约”、“约等于”、“基本上等于”、“大于约”、“小于约”等的术语)，应当适用与测量精度、舍入误差和有效数字相关的标准惯例，除非明确阐明了不同的解释。对于由诸如“基本上防止”、“基本上不存在”、“基本上消除”、“大约等于零”、“可忽略的”等等短语描述的零量，每个这样的短语应该表示以下情况：其中所讨论的量已经减少或缩小到这样的程度，使得在所公开或要求保护的设备或方法的预期操作或用途的上下文中，为了实践目的，该设备或方法的总体行为或性能与实际上已经完全移除零量、精确等于零、或以其他方式精确为零量时将已经发生的行为或性能没有区别。

出于本公开和所附权利要求的目的，实施例、示例或权利要求的元件、步骤、限制或其他部分的任何标注(例如，第一、第二、第三等，(a)、(b)、(c)等，或(i)、(ii)、(iii)等)仅仅是为了清晰的目的，并且不应当被解释为暗示如此标注的部分的任何种类的排序或优先顺序。如果任何这样的排序或优先顺序是有意的，则它将在实施例、示例或权利要求中明确列举，或者在一些实例中，基于实施例、示例或权利要求的具体内容，它将是隐含的或固有的。在所附权利要求中，如果期望在设备权利要求中援引35USC§112(f)的规定，那么词语“装置”将出现在该设备权利要求中。如果期望在方法权利要求中援引那些规定，则词语“用于……的步骤”将出现在该方法权利要求中。反之，如果词语“装置”或“用于……的步骤”没有出现在权利要求中，那么35USC§112(f)的规定不旨在被援引用于该权利要求。

如果任何一种或多种公开内容通过引用并入本文，且此类并入的公开内容与本公开部分或全部冲突、或者与本公开在范围上不同，那么对于冲突的程度、更广泛的公开内容、或更广泛的术语定义，以本公开为准。如果此类并入的公开内容部分或全部相互冲突，那么对于冲突的程度，以较晚日期的公开为准。

按照需要提供了摘要，以帮助在专利文献内搜索具体主题的那些人。然而，摘要不旨在暗示任何特定权利要求一定涵盖其中所列举的任何元件、特征或限制。由每个权利要求所涵盖的主题的范围应该仅由该权利要求的列举来确定。

Claims (20)

1.一种发光元件，包括：

半导体发光二极管(LED)，其包括p掺杂半导体层、n掺杂半导体层、以及在p掺杂层和n掺杂层之间的有源发光层，该LED被布置用于以标称发射真空波长λ₀发射光，所述光由在有源层处的电荷载流子的辐射复合产生，该LED具有(i)与所述有源层相反的所述n掺杂层的光出射表面，(ii)与所述有源层相反的所述p掺杂层的阳极接触表面，以及(iii)横向限制整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层的侧表面，所述有源层延伸到所述侧表面；

阳极电接触，其仅在所述阳极接触表面的中心区域上电耦合到所述p掺杂层，所述中心区域被所述阳极接触表面的外围部分包围，所述外围部分缺乏与所述阳极电接触的直接电耦合；和

电耦合到所述n掺杂层的阴极电接触。

2.根据权利要求1所述的发光元件，还包括在所述光出射表面的外围部分、所述阳极接触表面的至少部分、或所述侧表面的至少部分上的反射层或散射层，在所述光出射表面上的所述反射层或散射层具有穿过其中的中心开口，并且进行以下中的一个或两个：(i)所述反射层或散射层形成至少部分封围n掺杂半导体层和p掺杂半导体层以及有源层的光学腔，或者(ii)所述中心开口的至少一部分定位成与所述阳极接触表面的中心区域的至少一部分相反。

3.根据权利要求1所述的发光元件，在所述阳极电接触的横向边缘和所述侧表面之间的分隔大于在那些扩散电荷载流子的特征辐射寿命内沿着所述有源层扩散的电荷载流子的特征横向扩散距离。

4.根据权利要求1所述的发光元件，在所述阳极电接触的横向边缘和所述侧表面之间的分隔大于5μm。

5.根据权利要求1所述的发光元件，所述阳极电接触包括与所述阳极接触表面的中心区域直接接触的金属层，所述金属层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的发光元件，还包括在所述阳极接触表面的外围部分上的电绝缘背电介质层，所述外围部分缺乏与所述阳极电接触的直接电耦合。

7.根据权利要求6所述的发光元件，所述阳极电接触包括与所述阳极接触表面的中心区域直接接触的透明导电氧化物(TCO)层，该TCO层包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或者其组合或混合物中的一种或多种，所述背电介质层覆盖与所述阳极接触表面相反的TCO层，所述发光元件还包括电耦合到该TCO层并穿过所述背电介质层的至少一个外接的、局部的、导电通孔。

8.根据权利要求7所述的发光元件，还包括在所述背电介质层上的与所述TCO层和所述阳极接触表面相反的背反射器，所述背反射器包括金属层、电介质多层反射器、或分布式布拉格反射器中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的发光元件，所述背电介质层包括至少与所述阳极接触表面的中心区域相反的中心部分，所述中心部分远离所述阳极接触表面突出，并且被布置成以便重定向光的从所述有源层传播通过所述阳极接触表面的一部分，以通过所述阳极接触表面朝向所述光出射表面往回传播，所述背电介质层的突出中心部分具有逐渐变细的形状，所述逐渐变细的形状随着距所述阳极接触表面的距离增加而在横向范围上减小。

10.根据权利要求6所述的发光元件，还包括多个纳米结构光学元件的背部集合，其(i)位于所述背电介质层上或所述背电介质层内、或位于所述阳极接触表面处；(ii)特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件尺寸以及特征在于至少一个元件形状；以及(iii)布置为元件阵列，其特征在于相对于标称发射真空波长λ₀的至少一个元件间隔；(iv)所述背部集合的元件尺寸、形状和间隔导致以下中的一个或多个：(1)以标称发射真空波长λ₀在电介质层内传播以朝向光出射表面传播的至少一部分光的非镜面反射重定向，(2)以标称发射真空波长λ₀入射在阳极接触表面上以朝向光出射表面传播的至少一部分光的非镜面反射或非折射透射重定向，(3)用于由有源层发射光的Purcell因子增加，或(4)由有源层发射的光的方向性增强。

11.根据权利要求1所述的发光元件，还包括导电阳极结合层，所述导电阳极结合层通过所述阳极电接触与所述阳极接触表面电耦合，并且与所述有源层和所述n掺杂层电隔离。

12.根据权利要求1所述的发光元件，还包括在所述侧表面的至少部分上的电绝缘横向电介质层，所述横向电介质层包围整个p掺杂层、整个有源层、和至少一部分n掺杂层。

13.根据权利要求12所述的发光元件，还包括电耦合到所述阴极电接触的导电阴极结合层，所述横向电介质层将p掺杂层和有源层与所述阴极结合层电隔离。

14.根据权利要求12所述的发光元件，所述横向电介质层包括在侧表面和结合层之间的横向反射器，所述横向反射器包括电介质多层反射器或分布式布拉格反射器。

15.根据权利要求1所述的发光元件，所述阴极电接触包括与所述光出射表面的至少一部分直接接触的TCO层，所述TCO层包括氧化铟锡、氧化铟锌、一种或多种其他透明导电氧化物、或者其组合或混合物中的一种或多种。

16.根据权利要求1所述的发光元件，所述阴极电接触包括与所述光出射表面的至少一部分直接接触的金属层，所述金属层包括铝、银、金、或者其他金属或金属合金中的一种或多种，所述金属层充当反射器。

17.根据权利要求2所述的发光器件，在所述光出射表面上的所述反射层或散射层包括一个或多个前电介质层、电介质多层反射器、或分布式布拉格反射器。

18.根据权利要求1所述的发光元件，所述光出射表面包括被布置成以便呈现以下中的一个或两个的粗糙化、纹理化或图案化：(i)相对于平坦的光出射表面的增加的光提取效率，或(ii)相对于平坦的光出射表面，从n掺杂层内入射在光出射表面上的光的非镜面内反射重定向。

19.一种发光阵列，包括多个根据权利要求1所述的发光元件，这些发光元件以基本上共面的布置布置有其对应的光出射表面。

20.根据权利要求19所述的发光阵列，该阵列的发光元件的非零间隔小于0.2mm，并且在该阵列的相邻发光元件之间的非零分隔小于0.05mm。