TWI446585B - 利用粗糙化主動層及共形披覆層之高亮度發光二極體 - Google Patents

Description

利用粗糙化主動層及共形披覆層之高亮度發光二極體

發光二極體(LEDs,“Light Emitting Diodes”)為轉換電能為光線的一種重要的固態元件之類別。在這些元件之改良已經使得它們可用於設計成取代習知白熱及螢光光源之燈具。LEDs有顯著較長的壽命，且在某些案例中顯然地在轉換電能為光線時有較高的效率。

LEDs的成本及轉換效率為決定此種新技術可以取代習知光源及用於高功率應用之速度的重要因素。許多高功率應用需要多個LEDs來達到所需要的功率等級，因為個別的LEDs受限於數瓦而已。此外，LEDs產生的光線在相當窄的光譜頻帶中。因此，在需要一特定色彩的光源之應用中，來自一些具有不同光學頻帶之光譜發出之LEDs的光線被結合。因此，許多基於LEDs的光源之成本為個別LEDs之成本的許多倍。

個別LEDs的轉換效率為處理高功率LED光源之成本的一重要因素。一LED的轉換效率係定義為由該LED所發射之光線的每個單位所散逸的電力。在LED中未被轉換成光線的電力被轉換成熱量，其即升高LED之溫度。熱散逸對於一LED可運作的功率等級造成限制。此外，LEDs必須安裝在提供熱散逸的結構上，因此會另增加該等光源的成本。因此，如果可以增加一LED的轉換效率，即可增加由單一LED提供之最大光量，藉此可以降低一給定光源所需要的LEDs數目。此外，該LED的運作成本亦反比於該轉換效率。因此，已有大量的工作在進行來改善LEDs的轉換效率。

為了此討論的目的，一LED可視為具有三層，亦即該主動層夾在兩個其它層之間。這些層基本上沉積在一基板上，例如藍寶石。其必須注意到這些層之每一者基本上包括一些子層。一LED的整體轉換效率係根據電力被轉換成該主動層中的光線之效率，以及在該主動層中產生的光線自該LED逃逸的效率。

材料的改良亦已造成在該主動層中產生光線之效率的改善。但是，在該主動層中產生的光線當中有顯著的比例在該光線自LED逃逸之前即損耗掉。此光線中大部分因為在用於建構該LED的多個層中被吸收而損耗掉。此光線損耗的模式因為在該LED結構當中捕捉了許多光線而更惡化。

該三層式LED結構基本上在底部與頂部接合有具有比LED之疊層顯著較低的折射係數之材料。因此，撞擊到這些邊界之光線中有顯著的比例被反射回到該疊層的結構。該等邊界之其中一者包含一透光表面，在該LED中產生的光線即透過其中而逃逸。另一邊界基本上由一反射器所覆蓋，其重新導引撞擊該邊界的光線朝向該透光邊界。如上所述，該透光邊界基本上由具有比該LED結構要低很多的折射係數之材料所覆蓋。相對於該邊界之法線以大於該臨界角的角度撞擊到此邊界的光線，被反射回到該LED結構當中。該臨界角係根據該等LED層與該周遭介質(其基本上為空氣或像是塑膠的材料)之間的折射係數當中的差異。對於由氮化鎵(GaN)或類似材料所建構的LEDs，該差異足以造成該光線中有顯著的比例被反射。此反射的光線即被捕捉在該LED的平面邊界之間，光線將被連續地反射直到該光線由於吸收而損耗掉。習知在藍寶石基板上的氮化鎵基(GaN-based)LED，由該主動層發出的該光線當中大約有70%被維持捕捉在該LED當中。

已經有數種技術可用於改善來自LEDs的光萃取，因此能夠改善這些元件之光轉換效率。在這些技術的一種類別當中，該LED之外側表面中光線受到內部反射的一表面，由一平滑的平坦表面被轉換成一粗糙表面。每次被捕捉的光線當其穿透該LED時遭遇到此粗糙化的表面，該捕捉光線的部分將被重新導向，使得在下次由該表面反射時，該光線將以小於該離開表面之臨界角的角度撞擊該表面。因此，該捕捉光線的一部分將會立刻逃逸，且該程序能夠繼續，在每次通過該LED的往返過程中萃取更多的光線。

先前技術中基於粗糙化一表面來改善光萃取的LEDs基本上利用在該LED的頂表面處或是鄰接於要在其上沉積該等LED層之基板處的一粗糙表面。這些方法可以在一旦光線自該主動層逃逸時，改善在該主動層中產生的光線自該LED逃逸的比例。但是，在該主動層之內產生的該光線之顯著的比例由於在該主動層與在該主動層之每一側上該等披覆層之間的該等邊界處的內部反射，而被捕捉在該主動層之內。這些反射由於建構該主動層所用的材料與建構該等披覆層所用的材料之間折射係數的差異所造成。對於氮化鎵基(GaN-based)LEDs而言，該主動層由具有比該等披覆層要顯著較高之折射係數的材料所建構。

本發明包括一發光元件與其製造方法。該發光元件包含一主動層位於第一層與第二層之間。該第一層具有頂表面與底表面。該頂表面包含一第一導電型材料，及包含複數個凹坑於一實質平坦表面中。該主動層位於該第一層之該頂表面上方並共形於該頂表面，該主動層產生的光線之特徵在於當電洞與電子於其中復合時的波長。該第二層包括一第二導電型材料，該第二層位於該主動層上方並共形於該主動層。在本發明一種態樣中，該等凹坑具有一尺寸，該尺寸係大於由該主動層產生之光線的該波長。在本發明另一種態樣中，該元件包含一基板，該第一層係建構於該基板上，該基板具有與該第一材料有充分的差異之一晶格常數以造成錯位於該第一層中。該等凹坑中至少一部分在本發明又另一種態樣中係位在這些錯位上。

本發明可提供其優點之方式可參照第一圖而更容易瞭解，其為一先前技術氮化鎵基LED的簡化截面圖。LED 20藉由在一藍寶石基板24上成長三層所構成。第一層21為一n型氮化鎵材料。第二層為一p型氮化鎵層23。第三層22為一主動層，其在當來自層21與23之電洞與電子在其中結合時即發出光線。如上所述，這些層之每一者可以包括一些子層。因為這些子層之功能為本技藝中所熟知，且並非本討論之重點，這些子層的細節將自該等圖式與以下討論中省略。

如上所述，在層22中產生的光線以所有可能的角度離開層22。部分的光線以朝向層23之頂表面25的方向發出，並以小於該臨界角的角度撞擊表面25，並經由表面25逃逸，如26所示。類似地，部分光線被導引朝向基板24，並在反射回到表面25之前自表面29a或表面29b反射。如果此光線以小於該臨界角的角度撞擊表面25，此光線亦經由表面25逃逸，如28所示。其餘的光線以大於該臨界角的角度撞擊表面25，如27a與27b所示，並成為被捕捉在該等層之內。該捕捉的光線將在通過該LED期間被吸收，或將經由該LED的側邊離開。實際上，大部分被捕捉的光線被吸收，因此即損耗掉。因此，LED 20之轉換電力成為光線的效率很差。

如上所述，已經有利用一種方法來改善該LED的萃取效率，其包含引用散射中心來防止光線被捕捉在該等LED層之內。例如，散射中心可被提供在表面25上，其可提供光線撞擊該表面之隨機的重新導向，並被反射回到該LED當中。現在參照第二圖，其為先前技術的LED利用一粗糙表面來改善LED之光萃取效率的簡化截面圖。LED 30藉由沉積層21-23在基板24上來建構，其方式與前述之LED 20相同。層23之頂表面31被修改以引用散射中心於該表面上。示例性散射中心顯示於32與33；然而，應瞭解到表面31覆蓋有這些散射中心。當離開層22的光線撞擊到表面31時，部分光線將以大於該臨界角的角度撞擊該表面並逃逸。其餘的光線將會以一些不同角度被散射回到層23當中，並將由邊界29a或29b朝向表面31反射回來。這種光束顯示於34。當光束34撞擊散射中心33處的表面31時，光線將再次地被散射，其部分光線經由表面31離開，而部分朝向邊.界29a被散射回來。因此，在每次反射時，撞擊表面31之部分光線被萃取。因此，在光萃取效率中可以獲得顯著的改善。

在這種先前技術元件中，該等散射中心係位在該主動層之任一側上的區域當中。例如，已經提出有該等散射特徵被引用在界面29a處或在目前散佈層21之內的元件。

本發明係基於對於氮化鎵基(GaN-based)LEDs的觀察，該LED之主動區域由具有比將該主動層夾於其間之n與p披覆層(cladding layer)之折射係數要高的材料所建構。因此，光線藉由於該主動層-披覆層邊界處的內部反射而被捕捉在該主動層之內。被捕捉且最終被吸收的光量佔該光線中一很大的比例。該LED在該主動區域之外的一部分之紋理不能夠改善這種被捕捉光線的萃取，因為該光線絕不會與該紋理表面有交互作用。

現在請參照第三圖，其為根據本發明一具體實施例之一LED的一部分之截面圖。LED 40藉由在一基板41上沉積一些n型層42所建構。該等n型層終止於一n-披覆層43。該披覆層43包括一些凹坑，例如凹坑47。這些凹坑之產生方式將在以下更為詳細地討論。在已經形成該等凹坑之後，沉積該主動層44與p-披覆層45。這些層依循該等凹坑的輪廓，因此該主動層44與p-披覆層45皆包括可萃取在該主動層或該披覆層中被捕捉的光線之特徵。

然後一電極46被沉積在該p-披覆層45之上，以提供將用於供電給該LED之電極之其中一者。如果光線欲經由該p-披覆層萃取，該電極46係由一透光材料建構，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)。如果光線透過該基板41萃取，該電極46包含一反射層，以將撞擊該電極46的光線重新導向該基板41。

LED 40可以視為具有一疊層結構，其包含平面的區段，平面的區段由在該等凹坑中所形成具有角度的區段所中斷。在本發明一種態樣中，在該主動層之上的該等層延伸到該等凹坑當中。被捕捉在該等平面區段中的光線，係因為光線以大於該臨界角的一角度撞擊到該等平面區段之其中一者，而將會以小於該臨界角的角度撞擊在該等凹坑中的區域，因此在當該層46為透光時由該層46逃逸。在該層46為一反射器之情況，光線以小於該臨界角的一角度被重新導向朝向該基板41，因此經由該基板逃逸。必須注意到的是被捕捉在該主動層之該等平面區域中的光線，被類似地重新導向，因此本發明亦可改善來自該主動層之光線的萃取。

必須注意到的是該等平面區段並不需要”粗糙化”來萃取該光線。此進一步改善該LED之光輸出，以及製造該LED之成本。當該p-接觸層之粗糙化用於提供改善的光萃取時，該等散射特徵干擾來自經由該主動層被沉積在該粗糙化表面之上的頂部電極之電流的均勻散佈。因此，由該粗糙化表面所提供之部分益處由於光線產生的降低而損失。在該頂部電極為一鏡面且光線經由該基板41萃取之情況，該粗糙化的p-接觸層造成在該鏡面中不良的反射性，該鏡面基本上為沉積在該p接觸層之上的一金屬層。此外，粗糙化該p-接觸或p-披覆層所需要的該等步驟即可排除，其可進一步降低製造成本。

上述之本發明具體實施例需要一有凹坑的n-披覆層，並做為被塗佈的基板而提供該主動層與p-披覆層。在本發明一種態樣中，該有凹坑之基板藉由使用在該等n-GaN層中的錯位所產生，該等錯位係由於該等GaN層與在其上沉積有該等GaN層的該藍寶石基板之間的晶格常數之間的差異而產生。

現在請參照第四A圖，其為該等GaN層中通過上述之該n-披覆層之一部分的截面圖。該等GaN層沉積在一藍寶石基板41上，其晶格常數不同於該等GaN層。在晶格常數中的差異造成當該等層被沉積時擴散通過不同層之錯位。一示例性錯位標示為51。這種錯位的密度於沉積在一藍寶石基板上的一GaN LED中基本上為每平方公分為10⁷ 到10¹⁰ 。本發明利用這些錯位來選擇性地形成像是凹坑52的凹坑到該n-披覆層43之表面當中。

現在請參照第四B圖，其為在一n-披覆層62之成長期間在該n-披覆層62中凹坑61之放大截面圖。在該成長階段期間，材料被加入到該層62之晶面，如箭頭64所示。該凹坑61造成除了晶面63之外被裸露的額外晶面。在該等不同晶面上的成長速率可藉由成長條件來調整。在該等不同晶面上的成長速率可藉由該等成長條件調整，使得在該凹坑中裸露的晶面65之成長速率大於或小於晶面63之成長速率。藉由調整晶面65之成長速率小於晶面63，該凹坑之大小可以增加，而不需要一獨立的蝕刻步驟或自該成長腔室移除該基板。

在一具體實施例中，該等LED層之平坦表面對應於該GaN晶體的c平面。該LED之主要層(即該氮化銦鎵/氮化鎵(InGaN/GaN)主動區域、該p-氮化鋁鎵(p-AlGaN)電子阻擋層及該p-GaN接觸層)之成長條件可被調整來抑制表面移動率，使得當沉積該等材料時這些材料會平滑化該表面之自然趨勢會被抑制。例如，在該InGaN/GaN主動區域中，該GaN阻障層可使用V/III比例、成長速率及最小化在該晶面上之成長速率的成長溫度之組合來成長。此即造成該凹坑在該層被成長時其直徑持續地成長，因為該c平面成長速率遠高於該晶面成長速率。這三個參數之每一者對於在該成長表面上的原子之表面移動率有強大的影響，因此可被操縱來使得當該層被成長時該凹坑大小會增加。同樣地，這三個參數可類似地對於該p-AlGaN與p-GaN做最佳化，使得當這些層被沉積時，該凹坑的大小持續成長，其係相反於利用材料填入其中。

該等凹坑亦可藉由使用一蝕刻劑以大於晶面63之蝕刻速率來蝕刻晶面65所產生。例如，該蝕刻作業可藉由在完成該n披覆層之成長之後引入氫氣(H₂ )到該成長腔室而在該相同的成長腔室中完成。該等成長條件可被設定成藉由使用含有氨(NH₃ )與H₂ 的環境氣體利用大於或等於950℃之成長溫度來增進該等晶面之蝕刻。若不存在任何III族材料，此環境氣體將會以遠高於該c平面材料之速率來蝕刻該等晶面。之後，該等凹坑將由於該等晶面與該c平面材料之間的蝕刻速率之差異而開展。

藉由使用相對於該c平面表面優先地蝕刻該晶面的溶液，該等凹坑亦可被化學蝕刻。對於化學蝕刻，可使用融熔的氫氧化鉀(KOH)來蝕刻該等晶面。同時，可使用硫酸：磷酸(H₂ SO4:H₃ PO₄ )的熱溶液在高於250℃的溫度下蝕刻該材料。

請參照第三圖，一旦該等凹坑在該n-披覆層43中已被蝕刻之後，即沉積該主動層與p-披覆層。然後沉積該p-電極46在該p-披覆層之上。在光線自該LED的頂表面萃取的具體實施例中，該電極46為一透光電極，例如ITO。必須注意到凹坑在該主動層中造成會重新導向正常會被捕捉在該主動層中的光線之特徵，使得其它被捕捉的光線被導向到周圍的層當中。另外，該等凹坑被隨機地分佈，因此被捕捉在該主動層中或在p-電極46與任何底層材料之間的光線，被重新導向到一個位置，在該位置光線即由該等凹坑之上的該等層所「處理」，然後即可復得該光線的一部分。因此，本發明同時提供習知的光線復得機制以及允許將另會被捕捉在該主動層中的光線被散逸。

在該n-披覆層中的該等凹坑較佳地是其尺寸的等級為在該主動層中產生之光線的波長或更大。此可確保光線被散射或在該等凹坑處另被重新導向。如果凹坑遠小於光線的波長，該光線被散射之效率會顯著地降低。該等凹坑較佳地是其深度足以確保該ITO層之頂表面延伸到該凹坑當中，所以在該ITO與該p-披覆層之間的界面處所反射的光線，經由在該凹坑之上形成的該ITO層之表面的部分散逸。

上述本發明之具體實施例利用在該n-披覆層與下方層中的錯位來導引該等凹坑之蝕刻。然而，亦可建構藉由習知與黃光微影相關的蝕刻所產生的凹坑。現在請參照第五圖，其為根據本發明一LED之另一具體實施例的截面圖。LED 50利用黃光微影產生”凹坑”57，在這些具體實施例中，在該層已被沉積之後，在該n-披覆層43上產生一黃光微影地圖(lithographic map)。該光罩包含裸露該下方n-披覆層之孔洞。然後該裸露的材料被蝕刻來提供該等凹坑。在蝕刻之後，該光罩被移除，且該晶圓被返回到成長腔室，並沉積該主動層54、p披覆層55與該頂部電極56。黃光微影產生的凹坑允許該等凹坑之圖案與密度可更為精確地控制；然而，此優點須以額外光罩步驟換取。

請再次參照第三圖。LED 40之表面可被視為具有由凹坑所中斷的平面區域48。以小於該臨界角的角度撞擊這些平面區域之光線，將朝向該基板41被反射回到該LED當中。此光線將在該LED之內該等邊界層之其中一者處朝向LED 40之表面被反射回來。該等凹坑之間的非凹坑區域48較佳地是為足夠小，以確保自該等非凹坑區域中一平坦表面反射的光線將不會由其它平坦表面之一後續反射到相同的非凹坑區域而返回。也就是說，此反射的光線必須不會在多次反射之下被捕捉在一非凹坑區域內，而未能遇到該等凹坑之其中一者。滿足此條件所需要的凹坑之最小密度係根據該LED之厚度。該LED愈厚，該等凹坑所需要的密度愈低。

被捕捉在該LED中的光量亦依在該LED中凹坑的密度而定。當凹坑的密度增加時，光萃取之效率亦增加；然而，一旦該等凹坑的密度到達某個預定等級時，即會降低由於增加凹坑密度所得到的改善。當凹坑的密度增加時，在光線自該LED萃取之前必須行經之吸收材料的量即會減少。一旦該吸收相較於光線散逸出該LED的量成為較小，進一步的改善較無價值。此外，該等凹坑可以降低光輸出，因為在該等凹坑區域中的該主動層無法與在該等平面區域之下的該主動層之該等部分有相同的效率來產生光線。因此，該凹坑密度較佳地是設定成使得被吸收在該LED結構之內的光量小於某個預定值。實際上，範圍在每平方公分10⁷ 到10¹⁰ 個凹坑之凹坑密度即足夠。

在利用LEDs層中錯位的LED當中的凹坑密度，可藉由選擇在其上沉積有該等層之該基板，並藉由在沉積該等n型層與在其上沉積有這些層的任何緩衝層期間改變該等成長條件而受到控制。該等錯位的密度可藉由選擇具有與該等n型層的晶格常數有一較大不匹配的晶格常數之一基板，及/或調整在沉積該n-披覆層之前被沉積在該基板上的該等緩衝層之成長條件而被增加。除了上述的該等藍寶石基板之外，可利用碳化矽(SiC)、氮化鋁(AlN)及矽基板來提供不同程度的不匹配。

基本上，在降低擴散到該n披覆層當中的錯位數目的條件下，一或多層的材料被沉積在該基板上。此外，改變沉積在該緩衝層上該層的該等成長條件亦會改變錯位之密度。類似V/III比例、溫度與成長速率之成長參數，如果它們在該結構之早期疊層中有改變，皆對於該錯位密度有顯著影響。正常來說，這些參數被選擇來降低錯位之密度，但是本發明可利用這些參數增加錯位之程度。

概言之，該最佳密度亦依據該等LED層之厚度而定。概言之，以大於該臨界角之角度自該LED之頂表面反射並錯失一凹坑的光線，將會通過該主動層，並自該主動層下方該等疊層邊界之其中一者被反射。然後此光線將返回到該頂表面，並再次被反射。因此，該路徑長度根據該等LED層之厚度以及該等凹坑密度而定。

上述本發明之具體實施例利用上覆於另一層之疊層。針對此申請案，可瞭解到上覆於一第二層之一第一層，可以或不用直接接觸於該第二層。同樣地，上述的具體實施例利用透光材料之疊層。針對本申請案，如果一層以大於90%的穿透率傳送在該主動層中產生之波長的光線，該層將被定義為透光。一鏡面層被定義為以大於90%之反射率反射由該主動層產生的該波長的光線之一層。

上述的具體實施例利用氮化鎵家族(GaN family)的材料。為了討論的目的，該氮化鎵家族的材料被定義成是氮化鎵(GaN),氮化銦(InN)與氮化鋁(AlN)之所有合金組合物。但是，利用其它材料系統與基板之具體實施例亦可根據本發明之教示來建構。本發明可特別良好地適用於在藍寶石基板上的氮化鎵基LEDs，因為該氮化鎵家族的材料特別呈現出高折射係數，因此關聯於光線捕捉的問題在這種LED中將特別嚴重。

以上本發明之具體實施例參照到該n-披覆層中的”凹坑”。為了討論的目的，一凹坑被定義為一表面中的一凹穴。該等凹坑必須具有的深度大於該主動層之第一次層，以提供電流至該等下方次層中至少一層。在上述的具體實施例中，該等凹坑延伸通過該等次層的堆疊；然而，中間深度的凹坑仍將可提供改善。

本發明已經利用該n型披覆層先被沉積在該基板上的具體實施例來說明。這些具體實施例目前較佳係因為在該基板上沉積一p-披覆層，接著沉積一主動層與n披覆層之關聯的技術問題。然而，可瞭解到本發明可用於產生LED，其中如果這些技術問題對於特定應用未具決定性時，可先沉積該p-披覆層。

上述的具體實施例以該等不同層之「頂」與「底」表面來說明。概言之，該等疊層係自底表面成長到頂表面以簡化該討論。然而，將可瞭解到這些僅為簡便的標記，且不視為相對於地球需要任何特定方向。

上述本發明之具體實施例已提供用於例示本發明之多種態樣。但是，其應可瞭解到在不同特定具體實施例中所示之本發明的不同態樣，可被組合來提供本發明之其它具體實施例。此外，對於本發明之多種修改可由熟習此項技術者由前述的說明及附隨圖式中將可更加瞭解。因此，本發明僅受限於以下申請專利範圍所定義之範圍。

20．．．發光二極體

21．．．第一層

22．．．第三層

23．．．p型GaN層

24．．．藍寶石基板

25．．．表面

29a．．．表面、邊界

29b．．．表面、邊界

30．．．發光二極體

31．．．頂表面

32．．．散射中心

33．．．散射中心

34．．．光束

40．．．發光二極體

41．．．基板

42．．．n型層

43．．．n-披覆層

44．．．主動層

45．．．p-披覆層

46．．．電極、層

47．．．凹坑

48．．．平面區域

50．．．發光二極體

51．．．錯位

52．．．凹坑

54．．．主動層

56．．．上電極

57．．．凹坑

61．．．凹坑

62．．．n-披覆層

63．．．晶面

64．．．箭頭

65．．．晶面

第一圖為先前技術之氮化鎵基LED之簡化截面圖。

第二圖為先前技術的LED利用一粗糙表面來改善LED之光萃取效率的簡化截面圖。

第三圖為根據本發明一具體實施例之一LED的一部分之截面圖。

第四A圖與第四B圖為氮化鎵層通過n-披覆層之一部分的截面圖。

第五圖為根據本發明之一LED的另一具體實施例之截面圖。

40．．．發光二極體

41．．．基板

42．．．n型層

43．．．n-披覆層

44．．．主動層

45．．．p-披覆層

46．．．電極、層

47．．．凹坑

48．．．平面區域

Claims (18)

1. 一種元件，其包括：一具有頂表面與底表面的第一層，該頂表面包含一第一導電型材料及包含複數個凹坑於一實質平坦表面中；一主動層，係位於該第一層之該頂表面上方並共形於該頂表面，該主動層產生的光線之特徵在於當電洞與電子於其中復合時的一波長；及一第二層，係包含一第二導電型材料，該第二層包含一頂表面與一底表面，該底表面位於該主動層上方並共形於該主動層，該頂表面在其中具有凹陷係延伸至該等凹坑內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之元件，其中該等凹坑具有一尺寸，該尺寸係大於由該主動層產生之光線的該波長。
3. 如申請專利範圍第1項所述之元件，進一步包括一導電材料層，該導電材料層係具有一頂表面與一底表面，該導電材料層之該頂表面位於該第二層的該頂表面上方並共形於該第二層的該頂表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之元件，其中該導電材料層對於在該主動層中產生的該光線為透光。
5. 如申請專利範圍第4項所述之元件，其中該導電材料層之該頂層延伸至該等凹坑內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之元件，進一步包括一基板，該第一層係建構於該基板上，該基板具有與該第一材料有充分的差異之一晶格常數以造成錯位於該第一層中，該第一層之該底表面位於該基板上方。
7. 如申請專利範圍第6項所述之元件，其中該基板係選自以下群組：藍寶石、碳化矽、矽、氮化鋁，及該第一材料包含來自氮化鎵材料家族的一材料。
8. 如申請專利範圍第6項所述之元件，其中該等錯位存在的密度高於每平方公分有10⁷ 個錯位。
9. 如申請專利範圍第2項所述之元件，其中該導電材料的該頂層於該等凹坑間實質上為平面。
10. 一種製造一發光元件的方法，其包括：提供具有一頂表面與一底表面之一基板；沉積一第一導電型之一第一層於該基板上；產生凹坑於該第一層之一裸露表面內；沉積一主動層於該第一層上，該主動層當電洞與電子於其中復合時產生光線；及沉積一第二導電型之一第二層於該主動層上，該第二層具有鄰接於該主動層之一底表面及位於該底表面上方之一頂表面，該頂表面延伸至該等凹坑內。
11. 如申請專利範圍第10項所述之製造一發光元件的方法，其中該等凹坑具有一尺寸，該尺寸係大於由該主動層產生之光線的該波長。
12. 如申請專利範圍第10項所述之製造一發光元件的方法，進一步包括沉積一導電材料層於該第二層上方。
13. 如申請專利範圍第12項所述之製造一發光元件的方法，其中該導電材料層對於在該主動層中產生的該光線為透光，該導電材料層具有接觸於該第二層的一底表面與延伸至該等凹坑內的一頂表面。
14. 如申請專利範圍第10項所述之製造一發光元件的方法，其中該第一層係沉積於一基板上，該基板具有與該第一材料有充分的差異之一晶格常數以造成錯位於該第一層中，及其中該等凹坑係藉由利用一蝕刻劑優先地蝕刻該第一層於由該等錯位所決定之位置來蝕刻該第一層所產生。
15. 如申請專利範圍第14項所述之製造一發光元件的方法，其中該基板係選自下列群組：藍寶石、碳化矽、矽、氮化鋁，及該第一材料包含來自氮化鎵材料家族的一材料。
16. 如申請專利範圍第14項所述之製造一發光元件的方法，其中該等錯位存在的密度高於每平方公分有10⁷ 個錯位。
17. 如申請專利範圍第10項所述之製造一發光元件的方法，其中該等凹坑由黃光微影蝕刻該第一層所產生。
18. 如申請專利範圍第14項所述之製造一發光元件的方法，其中該第一層係沉積於一第一晶面上，其中錯位裸露一第二晶面，及其中該第一材料於在該第一晶面上的成長比在該第二晶面上的成長要快的條件之下沉積。