CN101027784B - 高输出第ⅲ族氮化物发光二极管 - Google Patents

高输出第ⅲ族氮化物发光二极管 Download PDF

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Abstract

公开一种发光二极管，它包含碳化硅基片和在该基片上由第III族氮化物材料系制成的发光结构。该二极管的面积大于100,000μm2以及在390nm与540nm之间主波长和20mA电流下的辐射通量至少有29mW。

Description

高输出第Ⅲ族氮化物发光二极管
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)，具体涉及在碳化硅基片上由第III族氮化物的有源部分形成的LED。
背景技术
利用导电碳化硅基片，在基于第III族氮化物材料系的发光二极管的输出中展示重大的改进。这些改进包括在单位面积基底上有高亮度的发光二极管。
发光二极管(LED)是p-n结半导体二极管，它在正向偏置时发射光子。因此，基于半导体材料中电子的运动，发光二极管产生光。所以，LED不需要蒸汽或荧光体(虽然它们可以与其结合使用)。它们分享大多数半导体基装置的理想特征，其中包括高效率(它们的发射不含或含很少的热量)，高可靠性和长寿命。例如，典型的LED在两次失效之间的平均时间约在100,000小时与1,000,000小时之间，这意味着，LED的保守半寿命是50,000小时的数量级。
具体地说，LED发射的光的频率(按照熟知的物理原理，光的频率与波长和颜色直接相关)是基于材料中允许能带之间的能量差，能量差是用带隙描述。带隙是半导体材料及其掺杂的基本性质。因此，用硅(Si，带隙为1.12电子伏特(eV))制成的LED的能量跃迁是在光谱的红外光部分(而不是可见光部分)。因此，硅基二极管是用于低成本传感器的装置，其中人眼的可见度是不重要的或不需要的。用砷化镓制成的LED(带隙为1.42eV)，或最普遍的是用掺硅的铝镓砷(AlGaAs)制成的LED，可以发射光谱的可见光部分，但是在较低的频率下产生红外辐射和红黄光。
此外，因为绿，蓝，和紫外(UV)光子代表在可见光谱内(和外)较高频率的颜色(E＝hv)，它们仅可能由带隙至少约为2.2eV的LED产生。这种材料包括：金刚石(5.47eV)，碳化硅(2.99eV)，和第III族氮化物，例如，GaN(3.4eV)。除了产生绿，蓝，和紫外光以外，宽带隙LED可以与红光和绿光LED组合以产生白光，或与荧光体组合，在被蓝光或紫外光或二者激励时，可以产生白光。
有多种原因，第III族(即，周期表的第III族)氮化物组成，具体是GaN，AlGaN，InGaN，和AlInGaN，特别适用于发射蓝光的LED。作为一个优点，它们是“直接”发射器，这意味着，在带隙的两端发生电子跃迁时，大部分的能量是作为光发射的。与此对比，“间接”发射器(例如，碳化硅)发射的能量中的一部分是光(光子)，而主要的是振动能量(声子)。因此，第III族氮化物的效率优于间接跃迁材料。此处，第III族氮化物也称之为第III族氮化物材料系。
另一个优点是，三元或四元第III族材料(例如，AlGaN，InGaN，AlInGaN)的带隙取决于第III族元素中包含的原子比例。因此，通过控制三元或四元氮化物中每个第III族元素的原子比例，可以控制(在受限的范围内)发射的波长(颜色)。
然而，在历史上，制造和操作宽带隙的半导体比砷化镓或磷化镓(GaP)更加困难。因此，蓝光和UV光LED在它们的商品化方面落后于GaN基LED。例如，碳化硅的物理性质是非常硬，没有熔相，并且在外延或升华生长时需要高的温度(约1500-2000℃数量级)。第III族氮化物在它们的熔融温度下有相对大的氮蒸汽压力，因此，同样地很难或不可能通过熔融生长。此外，得到p型氮化镓(和其他第III族氮化物)的困难造成二极管生产的障碍保持了多年。因此，蓝光和白光LED的商品化早于GaP基和GaAs基LED的商品化。
为了比较及其他相关的目的，照明通常是用它的输出进行量化。一种典型的测量单位是流明，它的定义是单位光通量等于一个烛光(cd)强度的均匀点光源在单位立体角发射的光。此外，烛光是国际单位制中发光强度的基本单位，它等于光源在给定方向上的发光强度，该光源发射频率为540x1012赫芝的单色辐射并在该方向上的辐射强度为每单位立体角有1/683瓦。
利用流明作为测量单位，1200-1800流明的强度通常是白炽灯泡，而1000-6000流明(取决于周围环境)通常是自然日光。然而，发光二极管的强度远远低于这些数值，例如，约为10-100流明的数量级。一个原因是它们的小尺寸。因此，单个(少量)LED的应用在历史上主要用于显示(例如，手持计算器的记数)，而不是用于照明(阅读灯)。虽然蓝光LED和对应的白光发射装置已使这种LED具有更广泛的商业应用，可用于照明的目的，几个(或更多个)LED通常组合在一起以提供所需的输出。
由于它们的典型尺寸和结构，LED的输出往往不是用流明单位量度。此外，LED的输出还取决于所加的电流，而所加的电流取决于二极管两端所加的电势差。因此，LED的输出通常是指它的辐射通量(Rf)，并在标准的20毫安(mA)驱动电流下用毫瓦(mW)表示。
蓝光LED越来越普遍地包含在消费者的电子装置中，特别是小型显示器。例如，普通的例子包括：计算机屏幕，个人数字辅助器(“PDA”)和蜂窝式电话。此外，这些小型装置要求有减小尺寸(“占地面积(footprint)”)的LED。然而，这种LED仍然必须工作在低的正向电压(Vf)下并有高的光输出。然而，到目前为止，减小发射蓝光的第III族氮化物装置的尺寸有增大它的正向电压和降低它的辐射通量的趋势。
如上所述，在‘965申请中公开的LED即使在小尺寸下增大亮度(利用上述的标准参数)和减小正向电压方面具有很大的优点。
虽然小的和相对薄的LED对于较小的装置(例如，蜂窝式电话显示器)是有利的，但是把LED合并在较大的装置中遇到不同的困难。例如，在较大显示器中使用大量小型二极管可以降低能量转换，增加功率消耗并要求制造商购买，组装和保持大量的元件。较大数目的较小元件还可以增加所需电路连接的重量，尺寸，体积和数目。统计上，较大数目的较小装置包含较大绝对数目的缺陷，并可能要求制造商较大的库存量，为的是保持或增大给定的可靠性。
作为一个例子，诸如示波器，电视机，和计算机监视器的电子可视显示器一直是基于阴极射线管(“CRT”)。然而，近年来，各种技术的发展组合成“平板”显示器，它们很快地取代阴极射线管的作用，具体地说，消费者使用的电视机和个人计算机的监视器。
此外，这些和其他的技术已经促使消费者和其他个人使用更大显示器的发展。这种例子包括等离子体基和液晶显示(“LCD”)电视屏幕，远远大于它们的技术先驱者，即，46英寸的平板电视取代21英寸的CRT基电视。
具体地说，液晶显示器的工作原理是通过合适的电路控制改变液晶的取向，从而改变它们的外观。然而，液晶并不发射光，因此，必须利用某个附加的光源从背面照明LCD显示器，例如，电视机。大量使用较廉价的“RGB”(红，绿，和蓝)光或白光二极管可以提供这种背面照明光源。
然而，大的显示器需要大量发光二极管。因此，各个二极管必须有物理支承并在功能上合并到电子电路中。此外，虽然发光二极管与白炽灯照明比较是高效率的，但是，仍然产生有限量的热能。因此，成百上千个发光二极管合并在较大的装置中，特别是用于室内的装置，相应地产生明显的或甚至极大的热量和其他的技术困难。
因为复杂性和热量都是在设计和利用包含LED的电子设备(包括大的平板显示器)时必须解决的问题，人们需要进一步提高发光二极管的效率和输出，并获得相应的效益。这种需要包括获取这样的发光二极管，它可以从蓝光二极管中产生白光，其中通过包含荧光体或通过蓝光二极管与红和绿蓝光二极管的组合。[0019.1]Nakamura在Japan Journal of Applied Physics Volume34(1995)pages 1332-35中描述一种绿光氮化铟镓单量子阱发光二极管，其发光强度为12烛光。这些二极管(按照Nakamura)的输出功率有3mW，和外量子效率为6.3％，峰值波长为520nm，和在20mA正向电流下的半宽度为30nm。[0019.2]Doverspike在US Patent No.6,610,551中公开一种垂直几何结构的发光二极管，它在导电缓冲层和碳化硅基片上包含氮化铟镓单量子阱以及多个其他第III族氮化物层以提高二极管的性能。Doverspike画出一些相对的比较数据(图2)，但是没有具体地描述定量的发光输出。
因此，我们需要不断地提高由第III族氮化物碳化硅材料系制成的小尺寸LED的输出。
发明内容
在一个方面，本发明是一种发光二极管，包括：碳化硅单晶基片，在单晶基片上由第III族氮化物材料系制成的发光结构，二极管的面积大于100,000μm2，而在许多例子中，至少一个侧面的长度至少是400μm，和二极管的辐射通量在390nm与540nm之间主波长和20mA电流下至少有29mW。
在另一个方面，本发明是一种发光二极管，包括：量子效率，碳化硅单晶基片，在单晶基片上由第III族氮化物材料系制成的发光结构，二极管的面积至少是100,000μm2，而在许多例子中，至少一个侧面的长度至少是400μm，和二极管的外量子效率在390nm与540nm之间主波长和20mA电流下大于50％。
在另一个方面，本发明是一种发光二极管，包括：碳化硅单晶基片，在单晶基片上由第III族氮化物材料系制成的发光结构，二极管的面积至少是100,000μm2，而在许多例子中，至少一个侧面的长度至少是400μm，和二极管的光功率效率在450nm与460nm之间主波长下至少是50％。
基于以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他优点以及实现本发明的方法是显而易见的。
附图说明
图1是按照本发明一个实施例二极管的剖面示意图。
图2是辐射通量与纳米单位的主波长之间关系的曲线图，其中包括按照本发明LED。
图3是外量子效率与主波长之间关系的曲线图，其中包括按照本发明LED。
图4是按照本发明LED的光功率效率与主波长之间关系的曲线图。
图5是按照本发明LED的亮度增强与芯片尺寸之间关系的曲线图。
图6是各种二极管的发光效率与波长之间关系的曲线图，其中包括按照本发明LED，以及与理论最大值的比较。
具体实施方式
本发明是一种通常是在碳化硅(SiC)基片上由第III族氮化物材料系制成的发光二极管。具体地说，并与最近代的发光二极管进行比较，按照本发明二极管的面积大于100,000μm2，如在以下讨论和附图中所说明的性质，在390nm与540nm之间二极管的主波长和20mA电流下的辐射通量至少有29mW。
具体地说，这种尺寸的二极管通常至少有这样一个侧面，其长度至少是400μm，其中典型的二极管形成每个边长为420μm的正方形。
在蓝光频率下，该二极管在450nm与460nm之间主波长和20mA电流下的辐射通量至少有29mW。
在绿光频率下，该二极管在530nm与540nm之间主波长下的辐射通量至少有12mW。
在附图中给出二极管的性能，而结合以下详细描述的这些幅图给本领域专业人员提供一个完全清晰，简明和准确描述的二极管。
图1是标记为20的发光二极管的剖面图，它有本发明的性能特征。二极管20包括透明的碳化硅基片21，基片21最好是单晶基片，并有选自碳化硅的3C，4H，6H和15R多型中的多型(polytype)，其中4H在本发明的语境下是优选的。因为二极管20是“倒装片”取向(即，安装成有源层是在基片以下)，基片21出现在二极管20的顶部，而不是在它的底部。在这种取向中，SiC基片变成LED的主发射面。当然，应当明白，发光二极管在最终的使用时可以放置成各种不同的位置和取向。因此，相对于二极管20的元件，术语“顶部”和“底部”是相对的，并大致指出该装置在结构意义上的取向。此外，互相重叠的几层可以包括在此以上的各层，但不是与其他各层直接接触。这在上下文中的意义是清楚的。在这种技术中使用这些术语是普遍的和容易理解的，并且根据此处的上下文也是清楚的。
二极管至少包含一层，最好是几层，它们形成发光(“有源”)部分。这些层选自第III族氮化物材料系。在图1中画出两层，即，n型层22和p型层23。这些相反导电类型层提供电流通过二极管以及电子和空穴最终复合的可能性，从而产生被发射的光子。虽然在图1中仅画出两个第III族氮化物层，但是，在其他的语境下应当明白，可以利用包含超晶格结构和多个量子阱的附加层。具体地说，通常包含缓冲层，用于形成晶体和从SiC基片到第III族发光层的电子跃迁。
这种结构在本领域中是熟知的，并可以在没有不恰当实验的本发明语境下实现。
图1所示的实施例还包含镜面层24，它通常是由银(Ag)或银铂(Ag/Pt)合金制成。银基层还形成与有源层22，23的电接触。阻挡层25通常是由钛钨(TiW)合金，或铂，或二者，或氮化钛钨(TiWN)制成，阻挡层25包围银基层24，为的是防止多余的迁移以及银与该装置其他部分的反应。
基于制作二极管的方法，焊接层26通常粘贴到阻挡层25，但并不排除其他的方式。在以前合并的‘042和‘965申请中提到这些和其他的结构特征。金属或导电半导体层27形成物理支架，而底部的欧姆接触点30与顶部的欧姆接触点28完成这种结构，它可以形成通过二极管20注入电流的完整电流路径。
在另一个实施例中，在有或没有焊接层26的情况下，可以省略金属或半导体支承层27。在这些实施例中，底部的欧姆接触点30被放置成紧靠镜面层24和阻挡层25。
如图1所示，有源层通常是选自第III族氮化物材料系，其中氮化镓(GaN)，氮化铟镓(InGaN)，氮化铝镓(AlGaN)，和氮化铝铟镓(AlInGaN)是正确的选择。专业人员知道，通过改变三元和四元组合中第III族元素的原子比例，第III族氮化物材料系可以提供改变主波长的可能性。专业人员知道，这些公式可以更准确地表示成AlxInyGa1-x-yN，其中x和y都可以在0至1的范围内变化，限制条件是x+y必须总是等于或小于1。
按照本发明二极管的面积大于100,000μm2。这些例子包括，但不限于，至少一个侧边的长度至少是400μm的二极管，以及它们的几何形状是正方形或矩形。
按照本发明二极管还可以包含双凸透镜面。
图2是按照本发明二极管的毫瓦(mW)为单位的辐射通量与纳米(nm)为单位的主波长之间关系曲线图。利用菱形画出其他二极管的数据点(下曲线)，而利用正方形画出按照本发明的较大二极管(上曲线)。
在全部的图2-6中，各种二极管是在20毫安(mA)电流下工作和被评价的。在这方面，因为二极管是较大的，在任何给定电流下(包括20mA的标准规定电流)的电流密度就较低。专业人员知道，较低的电流密度通常从发光层产生较高的光输出。此外，正向电压在任何给定电流下随芯片面积的增大而减小。例如，按照本发明二极管展示的正向电压低至2.9伏，而按照‘965申请二极管的正向电压为3.1伏。虽然减小0.2伏看起来很小，但是当几百个或甚至几千个二极管包含在诸如液晶显示器屏幕的大设备中时，在墙插座效率中的累积增益是很大的。因此，利用相当于电流二极管的功率电平时，按照本发明二极管能够提供较明亮的显示，或者，可能是理想或必需的，亮度相当于在较低功率和较高效率下的电流二极管。
在这方面，图2表示按照本发明的三个二极管在约450nm波长(即，在453-456nm的主波长下的蓝光)下的发射和产生约29mW与31mW之间的辐射通量。这相当于某些较小二极管(“XT300；”约90,000μm2)约有25-26mW的输出(垂直虚线)。具体地说，在基于较小芯片尺寸时，本发明表示辐射通量约增大14％。
辐射通量(例如，图2)的测量是把封装的T1-3/4型灯放置在连接到光谱仪的积分球中，在用于可见光LED时，LabsphereOmni LTS光谱仪是典型的测量装置。辐射通量的测量单位是功率(瓦)。其他可比较的因素，例如，外量子效率，功率效率，和亮度增强都是基于这些辐射通量的测量。
在绿光波长中(在图2中接近540nm)，在与XT300二极管比较约增大25％的每个数据点上，这种提高约为2-3mW。如图2所示，该二极管的辐射通量在520nm与540nm之间主波长下至少有12mW；在524nm与535nm之间主波长下至少有13mW；和在524nm与527nm之间主波长下至少有15mW。
图3给出表示成外量子效率的类似比较数据。图3画出XT300二极管的数据点是菱形，而按照本发明改进二极管的数据点是正方形。同样地，在约450nm(蓝光)的波长下，外量子效率是从约47％至少增大到约54％。若表示成比较性增大，这代表约15％的增大，它与图2所示辐射通量的增大一致。
图3还说明在绿光波长(接近540nm)下，绝对增大是在5％或6％的数量级，在基于XT300二极管下，它代表比较性增大约为25％。
作为图3的背景和进一步解释，绿光LED比蓝光LED更快地饱和。在这个语境下，“饱和”是指这样的观测点，其中在电流增大下LED的输出不再增大(不管它表示成外量子效率或辐射通量)。因此，较低的电流密度在绿光LED中有较大的正效应。具体地说，在任何给定的电流下(例如，用于规定LED的标准20mA)，电流密度是芯片尺寸的函数。因此，较大面积的LED在20mA(或任何其他给定的电流)下有按比例减小的电流密度。这意味着，与较小面积的绿光LED比较，可以提高按照本发明较大面积绿光LED的饱和点。这是在图5中说明。
图4画出较小面积二极管(正方形所示)的光功率效率(如在此处所使用的，每毫瓦电功率所产生的光输出毫瓦数)与按照本发明二极管(菱形所示)的比较。这些曲线都是相对于纳米表示的主波长画出的。如图4所示，光功率效率的绝对增大是从比较二极管的40％到按照本发明二极管的50-54％。这个10％的绝对增大代表这两种二极管之间有20％的相对增大。
绿光波长的效率甚至更加显著。如图4所示，效率的绝对增大也是在约10％的数量级上，但是由于在绿光波长下有较低的光功率效率(小于20％)，这个绝对增大10％代表按照本发明二极管与较小面积二极管之间有55％的相对增大。
图5是亮度增强(任意单位)与二极管芯片尺寸之间关系的比较曲线图，其中包括按照本发明的二极管。虽然比较二极管的芯片尺寸不局限于每个边长为300μm，但是，300μm边长尺寸是用于比较的合适转换点，特别是相对于按照本发明的二极管。除了表示基于芯片尺寸的增强以外，利用菱形和下曲线画出发射蓝光频率(约460nm)的二极管和利用空心正方形和上曲线画出发射绿光频率(约530nm)的二极管。
图5是利用300nm×300nm芯片的输出进行归一化。所以，图5清楚地说明按照本发明的蓝光和绿光LED具有显著增强的比较输出。绿光二极管具有较大的线性结果反映绿光在晶体中有较低的吸收以及较大面积有较低电流密度的优点。与此比较，蓝光LED的性能曲线在较高吸收下往往变成水平或下降以及在较低电流密度下有较少的优点。
图5还说明按照本发明二极管在约100,000μm2与200,000μm2之间面积上的亮度增强有最大的增加。
图6是按照本发明二极管与其他二极管和理论最大值比较的发光效率(流明/瓦)曲线图。
如在本文中提到的，利用几个相关但不相同的参数可以描述发光二极管的输出和性能。图6中所画出的发光效率等于发光二极管把电功率转换成光通量的能量转换效率。在LED中，功率(单位为瓦)是正向电流与正向电压的乘积。因此，发光效率可以表示成流明/瓦。
人眼对于在约410nm与720nm之间波长(“可见”光谱)的光是敏感的。此外，在可见光谱内，眼睛对不同波长的响应是不同的。所以，光通量是与辐射通量相关，而它与辐射通量相差一个相当于人眼灵敏度的因子。
因此，图6中的粗实线说明人眼可以观察到的理论最大值的发光效率。在任何给定的波长下，理论最大值是图6中曲线上的“最高”点。
为了进行比较，相当于理论最大值一半的发光效率曲线是用一系列的X点表示，该曲线形成理论最大值曲线以下的对应曲线。
作为另一种比较，图6画出的磷化铝铟镓(AlInGaP)发光二极管的发光效率曲线是用一系列三角形表示，其发射波长是在约570nm与650nm之间。
作为另一种比较，Osram的“世界记录”(与波长无关的效率)发光二极管的发光效率是用约620nm下的圆形表示，它略微高于100流明/瓦。
在图6中用菱形表示按照本发明二极管的发光效率。它们在450nm与460nm之间主波长下的发光效率是15-20流明/瓦，更显著的是，在520nm与540nm之间波长下的发光效率大于100流明/瓦。
在另一个方面，本发明是一种蓝光发光二极管，它在450nm与460nm之间主波长下的发光效率大于15流明/瓦。
类似地，本发明是一种绿光发光二极管，它在520nm与540nm之间主波长下的发光效率大于100流明/瓦。
如在现有技术(和此处)中所使用的，术语“主波长”是描述发光二极管在人眼中产生的色调感觉的量度。在国际照明委员会(CIE)1931规定的色度图中，画一条直线通过LED的参考光源和测量色度坐标中的彩色坐标，可以确定主波长。该直线在色度图边界上的相交点给出主波长。
峰值波长是在最大光谱功率下的波长。峰值波长在实际应用中可能没有多大的意义，因为两个不同的发光二极管可以有相同的发光二极管，但它们有不同的彩色感觉。
辐射通量也称之为辐射功率，它是辐射场从一个区域转移辐射能量到另一个区域的速率(dθ/dt)。如上所述，若θ是辐射能量，则辐射功率的单位是瓦。
在Labsphere Technical Guide中给出发光二极管的这些和其他光学特征的相关讨论，其标题是“The Radiometry of LightEmitting Diodes”，它取自Labsphere Inc.of North Sutton，NewHampshire。
熟悉发光二极管及其外壳的专业人员知道，在电流注入通过二极管产生的光子中，小于100％的光子是从二极管的外部逃逸的。因此，在这种技术中，术语“外量子效率”用于描述发射的光强与电流之比率(例如，输出光子/输入电子)。在半导体材料本身内部通过吸收，在光从半导体传输到空气中时由于存在折射率差造成的反射损耗，以及光在大于临界角的角度下发生的全内反射，其中临界角是根据Snell定律确定的，可以丢失光子。所以，根据辐射通量(瓦)，波长(nm)，驱动电流(安培)，和波长与能量之间的转换因子(λ＝1.24eV)，并按照以下的公式，可以计算作为百分比的外量子效率(EQE)：
Figure G200580032028201D00121
如在此处使用以及用于描述和限定发光输出的目的，发光面积或发光表面被定义为该装置的“占地面积”。在不同部分有不同尺寸的芯片或管芯中，术语“面积”意味着在芯片或管芯内有最大的半导体或基片材料面积，因为这个最大的尺寸是电路或装置设计者在利用单个发光二极管时必须解决的问题。
用另一种方式表示，但它具有相同的意义，该面积是以下(i)和(ii)中较大的面积：(i)二极管中最大的半导体面积和(ii)必须或可以被封装的二极管中基片面积。在几乎所有的情况下，面积(ii)大于或等于面积(i)。
在附图和说明书中给出本发明的优选实施例，虽然采用专用的术语，但它们仅仅是在一般和描述的意义上使用，而不是限制性的，本发明的范围是由以下的权利要求书限定。

Claims (28)

1.一种发光二极管，包括：
至少一个发光有源层，由第III族氮化物材料系制成；
至少两个相反导电类型的层，由第III族氮化物材料系制成，用于电流流过二极管；以及
镜面层，位于至少两个相反导电类型的层上；
所述二极管的特征是：
其面积大于100,000μm2，以及在390nm与540nm之间主波长和20mA电流下的辐射通量至少有29mW。
2.按照权利要求1的发光二极管，其中在450nm与460nm之间主波长和20mA电流下的辐射通量至少有29mW。
3.按照权利要求1的发光二极管，其中在453nm主波长和20mA电流下的辐射通量至少有30mW。
4.按照权利要求2的发光二极管，其面积为200,000μm2。
5.一种发光二极管，包括：
至少一个发光有源层，由第III族氮化物材料系制成；
至少两个相反导电类型的层，由第III族氮化物材料系制成，用于电流流过二极管；以及
镜面层，位于至少两个相反导电类型的层上；
所述二极管的特征是：
其面积至少是100,000μm2以及在390nm与540nm之间主波长和20mA电流下的外量子效率大于50％。
6.按照权利要求5的发光二极管，其中在450nm与460nm之间主波长下的外量子效率至少是53％。
7.按照权利要求5的发光二极管，其中在453nm主波长下的外量子效率至少是57％。
8.按照权利要求5的发光二极管，包括：碳化硅单晶基片。
9.按照权利要求5的发光二极管，其主波长是在440nm与470nm之间。
10.一种发光二极管，包括：
至少一个发光有源层，由第III族氮化物材料系制成；
至少两个相反导电类型的层，由第III族氮化物材料系制成，用于电流流过二极管；以及
镜面层，位于至少两个相反导电类型的层上；
所述二极管的特征是：
其面积至少是100,000μm2以及在450nm与460nm之间主波长下的光功率效率至少是50％。
11.按照权利要求10的发光二极管，包括：碳化硅单晶基片。
12.按照权利要求1或5或10的发光二极管，其中所述发光二极管的至少一侧的长度至少是400μm。
13.按照权利要求10的发光二极管，
其特征在于：
在520nm与540nm之间主波长下的光功率效率至少是20％。
14.按照权利要求13的发光二极管，其中在524nm与535nm之间主波长下的光功率效率大于21％。
15.按照权利要求13的发光二极管，其中在524nm与527nm之间主波长下的光功率效率大于23％。
16.按照权利要求8或11的发光二极管，其中在所述碳化硅单晶基片上至少包含一个缓冲层，所述缓冲层是由第III族氮化物材料系制成。
17.按照权利要求8或11的发光二极管，其中所述碳化硅单晶基片是n型基片并有选自碳化硅的3C，4H，6H和15R多型中的一种多型。
18.按照权利要求1或5或10的发光二极管，其面积大于150,000μm2。
19.按照权利要求1或5或10的发光二极管，其面积大于175,000μm2。
20.按照权利要求1或5或10的发光二极管，其面积是在100,000μm2与200,000μm2之间。
21.按照权利要求1或5或10的发光二极管，其正向电压小于3.1伏。
22.一种绿光发光二极管，包括：
至少一个由第III族氮化物材料系制成的发光有源层，它发射可见光谱中的绿光部分；
至少两个相反导电类型的层，由第III族氮化物材料系制成，用于电流流过二极管；以及
镜面层，位于至少两个相反导电类型的层上；
所述二极管的特征是：
其面积至少是100,000μm2和发光效率大于100流明/瓦。
23.按照权利要求22的绿光发光二极管，其中有导电碳化硅基片。
24.按照权利要求22的绿光发光二极管，其主波长是在520nm与540nm之间。
25.一种发光二极管，包括：
至少一个发光有源层，由第III族氮化物材料系制成；
至少两个相反导电类型的层，由第III族氮化物材料系制成，用于电流流过二极管；以及
镜面层，位于至少两个相反导电类型的层上；
所述二极管的特征是：
其面积大于100,000μm2，以及在520nm与540nm之间主波长和20mA电流下的辐射通量至少有12mW。
26.一种发光二极管，包括：
至少一个发光有源层，由第III族氮化物材料系制成；
至少两个相反导电类型的层，由第III族氮化物材料系制成，用于电流流过二极管；以及
镜面层，位于至少两个相反导电类型的层上；
所述二极管的特征是：
其面积大于100,000μm2，以及在520nm与540nm之间主波长和20mA电流下的外量子效率大于30％。
27.根据权利要求26所述的发光二极管，其中在520nm与530nm之间主波长下的外量子效率大于30％。
28.根据权利要求26所述的发光二极管，其中在524nm与535nm之间主波长下的外量子效率大于32％。
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