TWI495161B - 發光二極體 - Google Patents

Description

發光二極體

本發明涉及一種發光二極體，尤其涉及一種基於奈米碳管之發光二極體。

由氮化鎵半導體材料製成之高效藍光、綠光與白光發光二極體具有壽命長、節能、綠色環保等顯著特點，已被廣泛應用於大螢幕彩色顯示、汽車照明、交通信號、多媒體顯示與光通訊等領域，特別於照明領域具有廣闊之發展潛力。

先前之發光二極體通常包括N-半導體層、P-半導體層、設置於N-半導體層與P-半導體層之間之活性層、設置於P-半導體層之P型電極(通常為透明電極)以及設置於N-半導體層之N型電極。發光二極體處於工作狀態時，於P-半導體層與N-半導體層分別施加正、負電壓，這樣，存在於P-半導體層中之空穴與存在於N-半導體層中之電子在活性層中發生複合而產生光，該光透過透明電極從發光二極體中射出。

然，先前之發光二極體光取出效率(光取出效率通常指活性層中所產生之光波從發光二極體內部釋放出之效率)較低，其主要原因如下：其一，由於半導體之折射率大於空氣折射率，來自活性層之光波於半導體與空氣介面處發生全反射，從而大部分光波被 限制於發光二極體內部，直至被發光二極體內之材料完全吸收。其二，發光二極體之工作電流容易被局限於P型電極之下而且其橫向分散距離大，電流分散不當，導致了發光二極體光取出效率低。光取出效率低導致發光二極體內部產生大量熱量，又因發光二極體之結構及材料的限制，使得發光二極體內部產生之熱量較難散發出去，從而使得半導體材料之性能發生變化，降低了發光二極體之使用壽命，進而影響發光二極體之大規模應用。

為解決上述問題，人們藉由各種手段來提高發光二極體之光取出效率，如，粗化半導體層表面、光子循環方法及增加反射層等，惟，以上方法於不同程度上破壞半導體層之晶體結構；而且，其光取出效率提高有限。為此，R.H.Horng等人研究了一種設置有透明導電層之發光二極體來提高發光二極體之光取出效率，具體請參見標題為“GaN-based light-emitting diodes with indium tin oxide textureing window layers using natural lithography”R.H.Horng et al.,Applied Physics Letters,vol.86,221101(2005)之文獻。

所述文獻揭示了一種發光二極體10，請參閱圖1。該發光二極體10從下向上依次設置一基底110、一緩衝層120、一N型半導體層132、一發光層134、一P型半導體層136、一透明接觸層140；該發光二極體10還包括一透明導電層150、第一電極142及第二電極144。所述第一電極142設置於N型半導體層132之表面。所述透明導電層150及第二電極144設置於所述透明接觸層140之表面，且共同覆蓋所述透明接觸層140。其中，上述緩衝層120與N型半導 體層132之間設置一無摻雜氮化鎵層122，該無摻雜氮化鎵層122亦起到緩衝之作用，有利於生長N型半導體，減少N型半導體晶格失配；該無摻雜氮化鎵層122為一可選擇結構。所述透明接觸層140完全覆蓋P型半導體層136，該透明接觸層140具有電連接第二電極144與P型半導體層136之作用。所述透明導電層150與所述透明接觸層140間形成歐姆接觸，並且可以使所述發光二極體10產生之光從該層射出。

雖然所述透明導電層150為網狀結構，該網狀結構可以使工作電流橫向分佈均勻，可增加光之取出效率。惟，由於該透明導電層150採用氧化銦錫(ITO)材料，ITO材料具有機械性能不夠好及阻值分佈不均勻等缺點。此外，ITO材料於潮濕之空氣中透明度會逐漸下降。另外，所述透明接觸層140完全覆蓋P型半導體層136，該透明接觸層140可以吸收部分光。因此，該發光二極體10之光取出效率仍較低，而且性能不穩定。

有鑒於此，提供一種發光二極體，以解決發光二極體光取出效率低之問題實為必要。

一種發光二極體，其包括：一基底；一有源層，該有源層設置於所述基底之表面，該有源層包括一第一半導體層、一第二半導體層以及一活性層，該活性層設置於第一半導體層與第二半導體層之間；一第一電極，該第一電極與第一半導體層；一第二電極，該第二電極與第二半導體層電連接；以及至少一透明導電層，該至少一透明導電層覆蓋至少部分所述有源層，並與所述第一電極 及第二電極中之至少一個電極電連接。其中，所述透明導電層包括一奈米碳管結構。

與先前技術相比，所述之發光二極體採用奈米碳管結構作為透明導電層具有以下優點：其一，由於奈米碳管具有優異之導電性能，則由奈米碳管組成之奈米碳管結構亦具有優異之導電性能，因此，採用上述奈米碳管結構作透明導電層，可以相應地提高發光二極體之有效工作電流，減少電流損失。其二，由於奈米碳管於潮濕條件下具有良好之透明度，故採用奈米碳管結構作為發光二極體之透明導電層，可以使該發光二極體具有較好之透明度，避免發光二極體之光取出效率降低，進而使得該發光二極體之性能較穩定。

20、30、40‧‧‧發光二極體

210、310、410‧‧‧基底

220、320、420‧‧‧緩衝層

242、342、442‧‧‧第一電極

244、344、444‧‧‧第二電極

250、350‧‧‧透明導電層

230、330、430‧‧‧有源層

240、340‧‧‧固定電極

232、332、432‧‧‧第一半導體層

234、334、434‧‧‧活性層

236、336、436‧‧‧第二半導體層

262、362、462‧‧‧第一表面

264、364、464‧‧‧第二表面

450‧‧‧第一透明導電層

452‧‧‧第二透明導電層

446‧‧‧第一固定電極

440‧‧‧第二固定電極

圖1係先前發光二極體之結構剖視圖。

圖2係本發明第一實施例發光二極體立體分解示意圖。

圖3係本發明第一實施例發光二極體之結構示意圖。

圖4係本發明第一實施例中作為透明導電層之奈米碳管膜之掃描電鏡照片。

圖5係本發明第二實施例發光二極體之結構示意圖。

圖6係本發明第三實施例發光二極體之結構示意圖。

下面將結合附圖對本發明提供之發光二極體作進一步之詳細說明。

請一併參閱圖2與圖3，本發明第一實施例提供一種發光二極體20，其主要包括一基底210、一緩衝層220、一有源層230、一第一電極242、一第二電極244、一透明導電層250及一固定電極240。所述基底210、緩衝層220、有源層230、固定電極240、透明導電層250以及第二電極244依次堆疊設置。所述第一電極242設置於有源層230之表面。所述第二電極244與所述透明導電層250電連接。

所述基底210具有支撐之作用。所述基底210之厚度為300-500微米，其材料為藍寶石、砷化鎵、磷化銦、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰、氮化鋁、矽、碳化矽及氮化矽等材料中之一種。本實施例中，所述基底210之厚度為400微米，其材料為藍寶石。

所述緩衝層220設置於基底210之表面。所述緩衝層220有利於提高材料之外延生長品質，減少晶格失配。所述緩衝層220之厚度為10-300奈米，其材料為氮化鎵或氮化鋁等。本實施例中，所述緩衝層220之厚度為20-50奈米，材料為氮化鎵。所述緩衝層220為可選擇結構。

所述有源層230設置於所述緩衝層220相背於基底210之表面，即所述緩衝層220位於基底210與有源層230之間。可以理解，當沒有緩衝層220時，該有源層230直接設置於所述基底210之表面。所述有源層230包括依次堆疊設置之第一半導體層232、活性層234及第二半導體層236，其中，該活性層234設置於第一半導體層232與第二半導體層236之間。

具體地，所述第一半導體層232靠近基底210設置。可以理解，當沒有緩衝層220時，所述第一半導體層232直接設置於基底210之表面。所述有源層230為一臺階結構，所述活性層234與第二半導體層236依次設置於所述第一半導體層232之表面。所述第一半導體層232包括一第一表面262與一第二表面264，該第一半導體層232之第一表面262與第二表面264具有不同之高度，所述活性層234與第二半導體層236依次設置於第一表面262。可以理解，所述第一半導體層232之第一表面262與第二表面264可位於同一平面，此時，所述活性層234與第二半導體層236依次設置於所述第一半導體層232之部分表面。

所述第一半導體層232、第二半導體層236為N型半導體層或P型半導體層兩種類型。具體地，當該第一半導體層232為N型半導體層時，第二半導體層236為P型半導體層；當該第一半導體層232為P型半導體層時，第二半導體層236為N型半導體層。所述N-半導體層用於提供電子，所述P-半導體層起到提供空穴之作用。N型半導體層之材料為N-氮化鎵、N-砷化鎵及N-磷化銅等材料中之一種。P型半導體層之材料為P-氮化鎵、P-砷化鎵及P-磷化銅等材料中之一種。所述第一半導體層232之厚度為1-5微米。所述第二半導體層236之厚度為0.1-3微米。本實施例中，所述第一半導體層232為N型半導體層，該第一半導體層232之厚度為2微米，材料為N-氮化鎵。所述第二半導體層236為P型半導體層，該第二半導體層236之厚度為0.3微米，材料為P-氮化鎵。

所述活性層234為包含一層或多層量子阱層之量子阱結構 (Quantum Well)。所述活性層234用於提供光子。所述活性層234之材料為氮化鎵、氮化銦鎵、氮化銦鎵鋁、砷化稼、砷化鋁稼、磷化銦鎵、磷化銦砷及砷化銦鎵中之一種或其任意組合，其厚度為0.01-0.6微米。本實施例中，所述活性層234為兩層結構，包括一氮化銦鎵層及一氮化鎵層；其厚度為0.3微米。

所述固定電極240設置於有源層230之表面，且覆蓋至少部分該有源層230。具體地，所述固定電極240設置於所述第二半導體層236之表面，並與所述透明導電層250至少部分接觸。本實施例中，所述固定電極240設置於第二半導體層236與透明導電層250之間。所述固定電極240至少為一層結構，其材料包括鈦、鋁、鎳及金中之一種或其任意組合。本實施例中，所述固定電極240為兩層結構，包括一厚度為150埃之鎳層，另一厚度為1000埃之金層。所述固定電極240之設置既有利於增強所述透明導電層250與第二半導體層236之附著力，又利於所述第二電極244、透明導電層250與第二半導體層236電連接。所述固定電極240為可選擇之結構。

所述第一電極242、所述第二電極244分別與有源層230電連接。具體地，所述第一電極242與所述第一半導體層232電連接。所述第二電極244與所述第二半導體層236電連接。所述第一電極242、第二電極244可以為N型電極或P型電極兩種極性。所述第一電極242、第二電極244之極性分別與第一半導體層232、第二半導體層236之極性相同。所述第一電極242、第二電極244至少為一層結構，它們之厚度為0.01-2微米。所述第一電極242、第二電 極244之材料包括鈦、鋁、鎳及金中的一種或其任意組合。本實施例中，所述第一電極242為N型電極，該第一電極242為兩層結構，包括一厚度為150埃之鈦層及一厚度為2000埃之金層。所述第二電極244為P型電極，該第二電極238為兩層結構，包括一厚度為150埃之鎳層及一厚度為1000埃之金層。

所述透明導電層250設置於第二電極244與第二半導體層236之間，並覆蓋至少部分第二半導體層236之表面。所述透明導電層250包括一奈米碳管結構。所述奈米碳管結構包括至少一奈米碳管膜、多個奈米碳管線狀結構或其組合。所述奈米碳管膜中之奈米碳管有序排列或無序排列。所述有序排列係指奈米碳管有規則排列。所述無序排列係指奈米碳管無規則排列。所述奈米碳管膜包括奈米碳管拉膜、奈米碳管碾壓膜、絮化膜及長奈米碳管膜等中之一種。所述多個奈米碳管線狀結構相互平行或交叉設置。所述奈米碳管線狀結構包括至少一奈米碳管線，該奈米碳管線包括非扭轉奈米碳管線或奈米碳管絞線。

請參閱圖4，所述奈米碳管膜為奈米碳管拉膜。所述奈米碳管膜包括多個擇優取向排列之奈米碳管。所述奈米碳管藉由凡德瓦爾力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜包括多個連續且定向排列之奈米碳管片段，該多個奈米碳管片段藉由凡德瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段包括多個相互平行之奈米碳管，該多個相互平行之奈米碳管藉由凡德瓦爾力緊密結合。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。所述奈米碳管膜可採用直接拉伸一奈米碳管陣列之方式獲得，其中，該奈米碳管膜中之奈米 碳管排列方向與拉伸方向相同。所述奈米碳管膜之寬度與奈米碳管陣列所生長之基底之尺寸有關，該奈米碳管膜之長度不限，可根據實際需求制得。進一步地，所述奈米碳管結構包括至少兩個重疊設置之奈米碳管膜，相鄰兩層奈米碳管膜中之奈米碳管之間具有一交叉角度α，且0°≦α≦90°。所述奈米碳管結構及其製備方法請參閱范守善等人於2007年2月9日申請的、2008年8月13日公開的、公開號為CN101239712A、標題為“奈米碳管薄膜結構及其製備方法”之大陸專利申請。

可選擇地，所述奈米碳管膜為奈米碳管碾壓膜。所述奈米碳管膜包括多個均勻分佈之奈米碳管，奈米碳管各向同性，沿同一方向或不同方向擇優取向排列。所述奈米碳管膜中之奈米碳管相互交疊。所述奈米碳管膜可藉由碾壓一奈米碳管陣列獲得。所述奈米碳管結構之長度與寬度不限。所述奈米碳管膜之厚度為1微米~1000微米。所述奈米碳管碾壓膜之結構及其製備方法請參閱范守善等人於2007年6月1日申請的、申請號為200710074699.6、標題為“奈米碳管薄膜的製備方法”之大陸專利申請。

可選擇地，所述奈米碳管膜為奈米碳管絮化膜。所述奈米碳管膜包括多個相互纏繞之奈米碳管，藉由凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，形成網格狀結構。所述奈米碳管膜各向同性，其中之奈米碳管均勻分佈，無規則排列。所述奈米碳管膜之長度與寬度不限。所述奈米碳管膜之結構及製備方法請參閱范守善等人於2007年4月13日申請的、申請號為200710074027.5、標題為“奈米碳管薄膜的製備方法”之大陸專利申請。

可選擇地，所述奈米碳管膜為長奈米碳管膜。所述奈米碳管膜包括多個擇優取向排列之奈米碳管。該多個奈米碳管之間相互平行，並排設置且藉由凡德瓦爾力緊密結合。該多個奈米碳管具有大致相等之長度，且其長度可達到毫米量級。所述奈米碳管膜之長度可與奈米碳管之長度相等。所述奈米碳管膜之長度受奈米碳管之長度的限制。所述奈米碳管膜之結構及其製備方法請參閱范守善等人於2008年2月1日申請的、申請號為200810066048.7、標題為“奈米碳管薄膜結構及其製備方法”之大陸專利申請。

所述奈米碳管線狀結構包括至少一個非扭轉奈米碳管線。所述非扭轉奈米碳管線包括多個奈米碳管沿該奈米碳管線長度方向排列。優選地，該非扭轉奈米碳管線包括多個奈米碳管片段，該多個奈米碳管片段藉由凡德瓦爾力首尾相連，每一奈米碳管片段包括多個相互平行並藉由凡德瓦爾力緊密結合之奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉奈米碳管線之長度不限，直徑為0.5奈米-100000奈米。所述非扭轉奈米碳管線及其製備方法請參閱范守善等人於2002年9月16日申請的、2008年8月20日公告的、公告號為CN100411979C、標題為“一種奈米碳管繩及其製備方法”之大陸專利。

可選擇地，所述奈米碳管線狀結構包括至少一個奈米碳管絞線。所述奈米碳管絞線還進一步包括多個繞奈米碳管線長度方向螺旋排列之奈米碳管。優選地，該奈米碳管絞線包括多個奈米碳管片段，該多個奈米碳管片段藉由凡德瓦爾力首尾相連，每一奈米碳管片段包括多個相互平行並藉由凡德瓦爾力緊密結合之奈米碳管 。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管線之長度不限，直徑為0.5奈米-100000奈米。該奈米碳管絞線為採用一機械力將一奈米碳管拉膜兩端沿相反方向扭轉獲得。

可以理解，所述奈米碳管結構並不限於上述之奈米碳管膜及多個奈米碳管線狀結構，其他任何奈米碳管結構只要具有透明導電性能並能提高發光二極體之光取出效率，均於本發明之保護範圍內。

所述奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管與多壁奈米碳管中之一種或多種。所述單壁奈米碳管之直徑為0.5奈米~50奈米，雙壁奈米碳管之直徑為1奈米~50奈米，多壁奈米碳管之直徑為1.5奈米~50奈米。

本實施例中，所述透明導電層250包括一奈米碳管結構，所述奈米碳管結構為兩層奈米碳管膜，該奈米碳管膜包括多個奈米碳管首尾相連且擇優取向排列。具體地，所述奈米碳管膜包括多個連續且定向排列之奈米碳管片段。該多個奈米碳管片段藉由凡德瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段包括多個相互平行之奈米碳管，該多個相互平行之奈米碳管藉由凡德瓦爾力緊密結合。所述兩層奈米碳管膜重疊設置，且每層奈米碳管膜中之奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。具體地，所述透明導電層250中之兩層奈米碳管膜相互重疊設置，相鄰之兩層奈米碳管膜中之奈米碳管具有一交叉角度α，其中α為90度。所述奈米碳管為多壁奈米碳管，該多壁奈米碳管之直徑為1.5奈米~50奈米。

當所述發光二極體20處於工作狀態時，第二電極244有少量空穴產生，第一電極242有少量電子產生。第二電極244產生之一部分空穴經過透明導電層250到達第二半導體層236，並誘發第二半導體層236使其產生大量之空穴；同時，第二電極244產生之另一部分空穴從第二電極244，依次經過透明導電層250、固定電極240到達第二半導體層236，並誘發第二半導體層236使其產生大量之空穴；之後，這些空穴移動至活性層234。其中，透明導電層250與第二半導體層236直接電連接，有利於電流之橫向分散以及均勻分佈，進而提高發光二極體20之光之取出效率。電子從第一電極242移動至第一半導體層232，並誘發第一半導體層232產生大量之電子；之後，電子移動至活性層234。這些空穴與電子於活性層234相遇，並發生撞擊，產生光子。

大部分之光子經過第二半導體層236，到達透明導電層250。其中，當這部分之光不經過固定電極240，而從透明導電層250中直接折射出去時，可避免固定電極240吸收光而降低光之取出效率。同時，一部分之光子從活性層234到達第一半導體層232，並從第一半導體層232之第二表面264折射出去。還有一部分之光子於該發光二極體20之內部經過多次折射並射出。因此，所述發光二極體20具有較高之光取出效率。

請參閱圖5，本發明第二實施例提供一種發光二極體30，其主要包括一基底310、一緩衝層320、一有源層330、一第一電極342、一第二電極344、一透明導電層350及一固定電極340；其中，所述有源層330包括一第一半導體層332、一活性層334及一第二半 導體層336，且該活性層334設置於第一半導體層332與第二半導體層336之間。所述第一半導體層332包括一第一表面362及一第二表面364，該第一表面362與第二表面364具有不同之高度，所述活性層334與第二半導體層336依次堆疊設置於第一表面362。可以理解，所述第一表面362與第二表面364可以位於同一平面，此時所述活性層334與第二半導體層336依次堆疊設置於所述第一半導體層332之部分表面。

第二實施例發光二極體30與第一實施例發光二極體20之結構基本相同，其區別為：發光二極體30中，透明導電層350覆蓋第一半導體層332之至少部分第二表面364，並與第一電極342電連接。所述透明導電層350之結構與第一實施例中之透明導電層250之結構相同。所述固定電極340設置於第一半導體層332之第二表面364與透明導電層350之間。所述第一電極342設置於所述透明導電層350之表面，並與所述固定電極340相對設置。所述第二電極344設置於第二半導體層336之表面。

本實施例提供之發光二極體30處於工作狀態時，第二電極344有少量空穴產生，第一電極342有少量電子產生。第二電極344產生之少量空穴移動至第二半導體層336，並誘發第二半導體層336產生大量之空穴；之後，這些空穴移動之活性層334。同時，所述少量電子從第一電極342移動至第一半導體層332，並誘發第一半導體層332產生大量之電子；之後，這些電子移動至活性層334。這些空穴與電子於活性層334相遇，並發生撞擊，產生光子。一部分光子移動到第二半導體層336，並從第二半導體層336之表面 折射出去；同時，大部分之光子經過第一半導體層332，到達透明導電層350，其中之大部分光從透明導電層350中直接折射出去；還有一部分之光子於該發光二極體30之內部經過多次折射並射出。

請參閱圖6，本發明第三實施例提供一種發光二極體40。該發光二極體40之結構主要包括一基底410、一緩衝層420、一有源層430、一第一電極442、一第二電極444、一第一透明導電層450、一第二透明導電層452、一第一固定電極446及一第二固定電極440；其中，所述有源層430包括一第一半導體層432、一活性層434及一第二半導體層436，且該活性層434設置於第一半導體層432與第二半導體層436之間。所述第一半導體層432包括一第一表面462與一第二表面464，該第一表面462與第二表面464具有不同之高度，所述活性層434與第二半導體層436依次堆疊設置於第一表面462。可以理解，所述第一表面462與第二表面464可以位於同一平面，此時所述活性層434與第二半導體層436依次堆疊設置於所述第一半導體層432之部分表面。所述第二透明導電層452覆蓋所述第二半導體層436之至少部分表面，並與第二電極444電連接。所述第二固定電極440設置於第二半導體層436與第二透明導電層452之間。所述第二電極444設置於所述第二透明導電層452的表面。

第三實施例發光二極體40與第一實施例發光一極管20之結構基本相同，其區別為：所述發光二極體40中，所述第一透明導電層450覆蓋第一半導體層432之第二表面464的至少部分表面，並與 第一電極442電連接。所述第一固定電極446設置於所述第一透明導電層450與所述第一半導體層432之第二表面464之間。所述第一電極設置於所述第一透明導電層450的表面，並與所述第一固定電極446相對設置。所述第一透明導電層450、第二透明導電層452分別與第一電極442、第二電極444電連接，可以使所述發光二極體40產生之光從第一半導體層432、第二半導體層436中射出。所述第一透明導電層450及第二透明導電層452至少有一個透明導電層為奈米碳管結構。所述第一透明導電層450及第二透明導電層452中之另一個透明導電層為氧化銦鉈、氧化鋅、鎳金合金、氧化錫及奈米碳管結構中之一種。所述奈米碳管結構與第一實施例之奈米碳管結構相同。

本發明實施例提供之發光二極體，採用奈米碳管結構作為透明導電層具有以下優點：其一，由於奈米碳管具有優異之導電性能，則由奈米碳管組成之奈米碳管結構亦具有優異之導電性能，因此，採用上述奈米碳管結構作透明導電層，可相應提高發光二極體的有效工作電流，減少電流損失。其二，由於奈米碳管於潮濕環境中具有良好之透明度，故採用奈米碳管結構作為發光二極體之透明導電層，可使該發光二極體具有較好之透明度，避免發光二極體於潮濕環境下，光取出效率降低。第三，當奈米碳管膜中之奈米碳管有序排列時，其中之奈米碳管之孔隙有序排列，使得該奈米碳管膜具有光子晶體結構之特性，光可以從奈米碳管之間的孔隙中射出，從而提高光之取出效率，減少發光二極體內部熱量之產生，延長發光二極體之使用壽命。第四，奈米碳管膜中之奈 米碳管有序排列，可以使發光二極體之工作電流分佈均勻，避免因電流分佈不均，而造成光取出效率降低。此外，透明導電層與半導體層直接電連接，既減少了工作電流損失，增加了發光二極體發光效率；又減少了光被固定電極吸收，提高了發光二極體之光取出效率。因此，本發明實施例提供之發光二極體具有使用壽命長，光取出效率高、性能穩定之特點。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

20‧‧‧發光二極體

210‧‧‧基底

220‧‧‧緩衝層

242‧‧‧第一電極

244‧‧‧第二電極

250‧‧‧透明導電層

230‧‧‧有源層

240‧‧‧固定電極

232‧‧‧第一半導體層

234‧‧‧活性層

236‧‧‧第二半導體層

262‧‧‧第一表面

264‧‧‧第二表面

Claims (18)

1. 一種發光二極體，其包括：一基底；一有源層，該有源層設置於所述基底之表面，該有源層包括一第一半導體層、一第二半導體層以及一活性層，該活性層設置於該第一半導體層與該第二半導體層之間；一第一電極，該第一電極與所述第一半導體層電連接；一第二電極，該第二電極與所述第二半導體層電連接；以及至少一透明導電層，該至少一透明導電層直接覆蓋至少部分所述有源層，並與所述第一電極及第二電極中之至少一個電極電連接；其改良在於，所述至少一透明導電層包括一奈米碳管結構，進一步包括一固定電極，該固定電極設置於部分該奈米碳管結構與所述有源層之間，用於固定該奈米碳管結構。
2. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述奈米碳管結構包括至少一奈米碳管膜、多個奈米碳管線狀結構或其組合。
3. 如請求項第2項所述之發光二極體，其中，所述奈米碳管結構包括至少兩層重疊設置之奈米碳管膜，該奈米碳管膜包括多個有序排列的奈米碳管，且該至少兩層重疊設置之奈米碳管膜中相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管之間具有一交叉角，且該交叉角大於等於0度，且小於等於90度。
4. 如請求項第2項所述之發光二極體，其中，所述奈米碳管膜包括 多個奈米碳管首尾相連且沿同一方向擇優取向排列，相鄰之奈米碳管之間藉由凡德瓦爾力緊密結合。
5. 如請求項第2項所述之發光二極體，其中，所述奈米碳管膜包括多個奈米碳管平行於奈米碳管膜之表面。
6. 如請求項第2項所述之發光二極體，其中，所述奈米碳管膜包括多個奈米碳管相互交疊，沿一個方向或多個方向擇優取向排列。
7. 如請求項第2項所述之發光二極體，其中，所述奈米碳管線狀結構包括至少一奈米碳管線，該奈米碳管線包括多個奈米碳管沿該奈米碳管線長度方向擇優取向排列或繞奈米碳管線長度方向螺旋排列。
8. 如請求項第2項所述之發光二極體，其中，所述多個奈米碳管線狀結構相互平行或交叉設置。
9. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述有源層具有一臺階結構，所述活性層與第二半導體層堆疊設置於第一半導體層之部分表面，並暴露出部分第一半導體層；所述第一電極設置於第一半導體層暴露出之表面，所述第二電極設置於第二半導體層之表面。
10. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述第一半導體層為N型半導體層，所述第二半導體層為P型半導體層。
11. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述固定電極通過所述奈米碳管結構與所述第一電極及第二電極中之至少一個電極相對設置。
12. 如請求項第11項所述之發光二極體，其中，所述固定電極設置於所述有源層與所述至少一透明導電層之間。
13. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，進一步包括一緩衝層，該緩衝層設置於所述基底與有源層之間。
14. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述基底為藍寶石、砷化鎵、磷化銦、矽、碳化矽及氮化矽中之一種或其任意組合。
15. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述第一半導體層之材料為N-氮化鎵、N-砷化鎵或N-磷化銅。
16. 如請求項第15項所述之發光二極體，其中，所述第二半導體層之材料為P-氮化鎵、P-砷化鎵或P-磷化銅。
17. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述活性層之材料為氮化鎵、氮化銦鎵、氮化銦鎵鋁、砷化稼、砷化鋁稼、磷化銦鎵、磷化銦砷及砷化銦鎵中之一種或其任意組合。
18. 如請求項第1項所述之發光二極體，其中，所述第一電極、第二電極之材料包括鈦、鋁、鎳及金中之一種或其任意組合。