CN101027783A - 高输出小面积第ⅲ族氮化物led - Google Patents

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Abstract

公开一种在单位面积基底上有高输出的发光二极管。该二极管包括：小于100,000μm2的面积，工作在小于4.0伏的正向电压下，在20mA驱动电流下产生的辐射通量至少有24mW，和发射的主波长是在约395nm与540nm之间。

Description

高输出小面积第Ⅲ族氮化物LED
技术领域
[0001]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族氮化物的激活部分形成的LED。
背景技术
照明技术
[0002]许多应用的照明装置可以分成几大类。白炽照明是通过加热金属灯丝产生的，通常是让电流传输通过金属灯丝。被加热的灯丝发射光。家庭和其他室内照明通常是利用白炽照明。“卤素”照明是在相同的普遍原理下工作，但它具有更高的效率。荧光是通过外加的电势差而激发(通常含汞)蒸汽产生的。被激发的蒸汽发射的光子入射到荧光体上之后发射可见光。荧光在家庭，办公室和各种其他的应用中也是很普遍的。
发光二极管
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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)，和笫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。
[0006]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，笫III族氮化物的效率优于间接跃迁材料。
[0007]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笫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)。
[0008]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)。笫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(和其他笫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。
[0009]然而，在最新发展的基础上，基于第III族氮化物的蓝光LED和衍生的白光固态灯在固态照明应用中变得越来越普遍。
光输出量
[0010]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540×1012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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]具体地说，蓝光LED及其相关的衍生装置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”)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，减小笫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。
[0014]因此，我们需要不断地提高由宽带隙材料制成的小尺寸LED的输出。
发明内容
[0015]简而言之，本发明是一种有小的尺寸，低的正向电压和高的光输出的发光二极管。
[0016]在另一个方面，本发明是一种在单位面积基底上有高输出的发光二极管。该二极管包括：小于100,000μm2的面积，小于4.0伏的正向电压，在20mA驱动电流和在395nm与540nm之间主波长下的辐射通量至少有24mW。
[0017]在另一个方面，本发明是一种发光二极管，其中在395nm与540nm之间主波长，小于4.0伏的正向电压，和20mA的驱动电流下，每平方毫米的辐射通量至少有270mW。
[0018]在另一个方面，本发明是一种发光二极管，其中管芯的面积小于100,000μm2，封装管芯的5mm外壳，小于4.0伏的正向电压，在约420nm与540nm之间波长和20mA驱动电流下的外量子效率大于45％。
[0019]在另一个方面，本发明是一种发光二极管，其中包括：5mm(TE 1-3/4)聚合物外壳，外壳中管芯的面积小于100,000μm2，小于4.0伏的正向电压，在20mA驱动电流和约395nm与540nm之间主波长下的辐射通量至少有24mW。
[0020]在另一个方面，本发明是一种发光二极管，其中包括：导电碳化硅基片；在碳化硅基片上的各个p型和n型第III族氮化物层；相对于碳化硅基片和笫III族氮化物层呈垂直取向的欧姆接触点；在395nm与465nm之间的主波长；封装该基片，笫III族氮化物层和部分欧姆接触点的聚合物外壳；和在20mA驱动电流下从外壳中输出的每平方毫米发射面的辐射通量至少有270mW。
[0021]基于以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的和优点以及实现这些目的和优点的方法是显而易见的。
附图说明
[0022]图1是按照本发明二极管的剖面图。
[0023]图2是按照本发明LED灯的剖面图。
[0024]图3是按照本发明第二个实施例二极管的剖面图。
[0025]图4是按照本发明另一个实施例二极管的剖面图。
[0026]图5是按照本发明另一个实施例二极管的剖面图。
[0027]图6是现有技术二极管的顶视平面图。
[0028]图7是按照本发明发光二极管的光谱辐射通量输出和外量子效率的组合曲线图。
具体实施方式
[0029]本发明是一种有小的尺寸，低的正向电压，和高的光输出的发光二极管，可以在单位面积基底上产生高效率和高输出。
[0030]如在背景部分中所提到的，本发明的多个结构特征是在共同转让和共同未决的申请序列号10/951,042中陈述的。
[0031]作为进一步的描述，图1是标记为20的发光二极管的剖面图，它具有本发明的性能特征。二极管20包含透明的碳化硅基片21，它最好是单晶并有选自碳化硅的3C，4H，6H和15R多型构成的多型(polytype)，在本发明的语境下，4H往往是优选的。因为图1所示的二极管20是“倒装片”取向(即，利用安装在基片以下的激活层)，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。在这种技术中使用这个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。
[0032]该二极管至少包含一层，最好是包含几层，它们形成发光(“激活”)部分。在图1中画出两层，即，n型层22和p型层23。这种相反导电类型的两层提供电流通过二极管，并形成电子和空穴复合的可能性，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，应当明白，在其他的语境下，可以利用包含超晶格结构和多个量子阱的附加层。在现有技术中这种结构是熟知的，并可以在没有不恰当实验的本发明语境下实现。
[0033]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。银基层还提供与激活层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。
[0034]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申请中还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。
[0035]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。
[0036]如图1所示，激活层通常是第III族氮化物，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，笫III族氮化物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。
[0037]图2是在标准的封装中包含按照本发明二极管的灯的剖面图。该灯是用数字32标记，其中包含专业人员熟知的元件。的确，此处公开的二极管的一个优点是，它的尺寸和取向允许被安装在标准的封装中，这种方式有利于制造商和终端使用者。
[0038]灯32包含用数字20标记的二极管。该二极管放置在反射罩33中，在图2所示的二极管类型中，反射罩3有时是指砧座34，并形成与灯32的一个电接触点。砧座34是导电的，且通常是由金属制成。为了清晰起见，图2表示放置在管芯罩33中的二极管20，但是在实践中，它通常是利用导电胶或焊接剂固定住。砧座34与二极管20的底部欧姆接触点30(图1)形成电接触，而顶部连接线35与二极管20的顶部欧姆接触点28(图1)形成电接触。当然，若省略底部支架27和欧姆接触点30，则砧座34与焊接层26或阻挡金属层25形成直接的接触。此外，顶部连接线35连接到称之为支柱的另一个较大电极36。整个封装包含聚合物外壳或透镜37，它的形状和尺寸以及材料被选取为适合于具体的输出。
[0039]虽然在图2中没有详细地画出，在图1所示的装置20中，激活层22，23是与管芯罩33的底部相邻，其中碳化硅基片21是竖直向上背向管芯罩。
[0040]图2是类似封装的典型示意图，它可以包含表面安装，金属罐或金属管座以及图2所示的环氧树脂透镜。
[0041]虽然本发明不局限于使用5mm外壳，5mm外壳(也称之为T-13/4型)在电子工业中是最普通以及广泛和经常使用的。因此，它在封装和使用方面提供本发明的合适表示。
[0042]利用这些特征作为背景，可以在上下文中表示本发明的性能特征。因此，在第一个实施例中，本发明是一种在单位面积基底上有高输出的发光二极管，包括：小于100,000μm2的面积，小于4.0伏的正向电压，在20mA驱动电流和在约395nm与540nm之间主波长下的辐射通量至少有24mW。
[0043]半导体专业人员知道，正向电压(Vf)的定义是在给定电流下的电压。一般地说，对于在小型化装置中使用的二极管，低的正向电压是有利的，特别是在此处设定的亮度水平上。在优选的实施例中，按照本发明的二极管可以工作在20mA驱动电流和等于或小于4.0伏的正向电压下。
[0044]辐射通量的测量是把封装的T1-3/4型灯放置在连接到光谱仪的积分球中，在可见光LED中，Labsphere Omni 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)。
[0045]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。
[0046]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。
[0047]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。
[0048]透镜37的作用是改变光线的方向和分布(即，空间分布图形)，而对于某些发光二极管，彩色透镜是光滤波器。因为按照本发明的二极管经常是与白光的产生结合使用的，所以通常很少使用彩色透镜。
[0049]通常利用积分球测量发光二极管的辐射通量，以上参照的装置是完全合适的，但不是限制性的。
[0050]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。
[0051]按照本发明二极管的主波长通常是在约395nm与540nm之间，它们是在电磁波频谱的绿光，蓝光，紫光和紫外光部分。具体地说，按照本发明二极管的主波长是在约450nm与480nm之间，其中优选的输出波长是在455nm与465nm之间。这使它们的输出正好在可见光谱的蓝光部分，这对于显示器和相关用途的全色和白光是非常有利的。
[0052]按照本发明二极管的辐射通量在20mA驱动电流下至少可以有24mW，该电流是用于测量所有类型发光二极管性能的典型标准，因此，可用于比较按照本发明的各种二极管。
[0053]按照本发明的蓝光发光二极管可以合并在像素中，具体地说，它与形成其他基色(红色和绿色)进行组合以提供全色显示器的可能性。
[0054]在另一个方面，按照本发明的发光二极管在约395nm与540nm之间主波长，小于4.0伏的正向电压和20mA驱动电流下产生的每平方毫米的辐射通量至少有270mW。
[0055]在另一个方面，本发明是一种在单位面积基底上有高输出的发光二极管，包括：面积小于100,000μm2的管芯，封装该管芯的5mm外壳，小于4.0伏的正向电压，和在约420nm与465nm之间波长和20mA驱动电流下的外量子效率大于45％。
[0056]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 A20058003202700141
[0057]在另一个方面，所以，本发明可以描述成在每单位面积基底上有高输出的发光二极管，包括：5mm聚合物外壳，在外壳中面积小于100,000μm2的管芯，小于4.0伏的正向电压，在20mA驱动电流和约395nm与540nm之间主波长下的辐射通量至少有24mW。
[0058]在用于蓝光LED在其他实施例中，主波长最好是在450nm与480nm之间，更好的是在455nm与465nm之间。按照本发明二极管在20mA驱动电流下还展示至少有27mW的辐射通量。
[0059]在另一个方面，本发明包括：有导电碳化硅基片的发光二极管，在碳化硅基片上各个p型和n型笫III族氮化物层，相对于碳化硅基片和笫III族氮化物层呈垂直取向的欧姆接触点，在455nm与465nm之间的主波长，封装碳化硅基片，第III族氮化物层和部分欧姆接触点的聚合物外壳，以及在20mA驱动电流下从外壳中每平方毫米发射面的辐射通量至少约有270mW。
[0060]在典型的实施例中，二极管是5mm或表面安装外壳，而碳化硅基片有选自以下碳化硅的3C，4H，6H和15R多型构成的组中的多型。
[0061]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(footprint)”。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。
[0062]图6是用于说明这点的现有技术二极管的顶视平面图。在图6中，整个二极管是用数字40标记，并包含蓝宝石(Al2O3)基片41。蓝宝石在各种类型发光二极管中用作基片，因为它通常具有坚实的物理特性和满意的光学性质。它的晶格也是令人满意的，虽然不是最佳的，它可以与第III族氮化物的晶格匹配，通常用于制作蓝光发光二极管。然而，蓝宝石不能被导电掺杂，因此，它的功能总是作为电绝缘体。所以，在选取蓝宝石作为基片时，必须采用图6所示的一种结构。在蓝宝石基片41上生长两个激活层42和43，用于形成电流注入的p-n结。然而，因为蓝宝石基片41是绝缘的，导线焊接片44和45必须面向该装置的顶部，如图6所示的方式。因此，与此处所用的定义一致，二极管40的面积(用于测量和表示每单位面积的输出)是蓝宝石基片的面积，而不仅仅是激活层42或较小激活层43的面积。
[0063]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)必须或会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)。
[0064]图3，4和5是二极管的其他结构实施例，它具有按照本发明的性能输出特征。
[0065]在图3中，二极管是用数字50标记，并表示为“倒装片”取向，即，在使用安装好的二极管50时，碳化硅基片51是在顶部或上部的位置。基片51包含倾斜表面52，通过减小全内反射可以增大该装置的光输出。
[0066]为了简化，我们描述的激活层是单层53，但是应当明白，激活层通常是至少包含一个p型层和一个n型层，以及可能地包含更精致的结构，例如，量子阱，多量子阱，和超晶格结构。在多个这种二极管中，二极管50最好包含由银制成的镜面层54，它最好是部分地被隔离的，如同在参照图1所讨论的方式。若镜面层是由非活性金属制成，或是由不容易迁移的材料制成，则镜面层54可以是简单的涂层，如图3所示。在图3中，镜面层54还形成欧姆接触点。
[0067]与二极管50的电接触是在该装置的底部(图示的取向)通过粘接金属接触点55形成的，并连接到顶部的导线连接片56。
[0068]图4表示类似于图3的装置，该装置是用数字60标记。图4的二极管60与图3的二极管50之间的唯一差别是侧壁62的形状，它垂直或大致垂直于装置60的上表面。在图4中，略微不同形状的基片是用数字61标记，但是，所有其他的元件是与图3中的相同元件有相同的结构和功能，因此，它们采用相同的参考数字。所以，激活层是用数字53标记，镜面接触点是数字54，顶部欧姆接触点是数字56，和粘接金属是数字55。
[0069]虽然在图4中(或在其他附图中)没有具体地画出，二极管60的发光面，具体是侧边62和上表面63，可以制成双凸透镜形状或图形，它有助于增大从二极管的光输出。为此目的，在此处的专利申请中提到使用双凸透镜面，而改变光输出面的其他方法也是在共同转让的US Patent No.6,791,119中给出，全文合并在此供参考。
[0070]图5说明本发明的另一个实施例，其中激活层66是在该装置的顶部并与欧姆接触点67形成直接的接触。镜面-欧姆接触点70是在激活层66的下面以增大光的输出，和任选地，包含的金属粘接层71用于粘接激活层66和镜面层70到基片72，基片72可以是半导体，例如，碳化硅，或可以是导体。与基片72的欧姆接触点73完成该装置。若镜面接触点70是银或银基接触点，则还可以包含阻挡层结构(例如，如在图1中所描述的)。
[0071]图7是按照本发明发光二极管的光谱辐射通量输出(mW，下曲线)和外量子效率(％，上曲线)的组合曲线图。如图所示，二极管的相对光通量是与波长有关。所以，应当明白，按照本发明的二极管，虽然它是用在某些波长下的性能表示，但合并和包含在其他波长下的相应比例输出，即使它小于特定二极管在最佳波长下的最大输出。
[0072]换句话说，此处对二极管的描述是在给定波长下每单位面积有某个输出，但并不限制被描述或申请的二极管是在该波长下的输出。相反地，按照在代数曲线上类似于绘图点的方式，在给定波长下每单位面积的输出指出整个曲线，而不是单个列举的点。
[0073]按照类似的方式，5mm外壳的二极管输出可以类似地预言其他类型外壳的输出有所需的精确度。因此，描述5mm外壳的输出并不是把本发明或申请限制于5mm外壳，而是给专业人员提供识别其他类型外壳申请覆盖的输出所需的信息。
[0074]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 (40)

1.一种在单位面积基底上有高输出的发光二极管，所述二极管包括：
125,000μm2或更小的面积；
小于4.0伏的正向电压；
在20mA驱动电流下至少有27mW的辐射通量；和
在约395nm与540nm之间的主波长。
2.按照权利要求1的发光二极管，包括：
100,000μm2或更小的面积；和
在20mA驱动电流下至少有24mW的辐射通量。
3.按照权利要求2的发光二极管，其主波长是在450nm与480nm之间。
4.按照权利要求2的发光二极管，其主波长是在455nm与465nm之间。
5.按照权利要求2的发光二极管，其辐射通量在20mA驱动电流下至少有27mW。
6.按照权利要求2的发光二极管，其中包括在所述二极管的各自相对垂直侧面上的欧姆接触点。
7.按照权利要求2的发光二极管，其中包括至少一层导电碳化硅。
8.按照权利要求2的发光二极管，其中包括由第III族氮化物制成的至少一个激活层。
9.按照权利要求8的发光二极管，其中所述激活层选自下列的一组：氮化镓，氮化铟镓，氮化铝镓，和氮化铝铟镓。
10.按照权利要求2的发光二极管，它是在5mm外壳中。
11.按照权利要求2的发光二极管，它工作在小于3.5伏的正向电压下。
12.一种包含按照权利要求2的发光二极管的像素。
13.一种包含按照权利要求12的像素的显示器。
14.按照权利要求1的发光二极管，包括：
面积小于100,000μm2的管芯；
封装所述管芯的5mm外壳；和
在约420nm与465nm之间波长和20mA驱动电流下的外量子效率大于45％。
15.按照权利要求14的发光二极管，其中所述外壳至少包含一个管芯罩且其中所述激活层是与所述管芯罩相邻和所述基片背向所述管芯罩。
16.按照权利要求15的发光二极管，其中在约420nm与460nm之间波长下的外量子效率大于50％。
17.按照权利要求16的发光二极管，其中在约400nm与480nm之间波长下的外量子效率大于40％。
18.按照权利要求2的发光二极管，包括：
5mm(T1-3/4)聚合物外壳；和
所述外壳中的管芯，其面积小于100,000μm2。
19.按照权利要求18的发光二极管，其主波长是在450nm与480nm之间。
20.按照权利要求18的发光二极管，其主波长是在455nm与465nm之间。
21.按照权利要求18的发光二极管，其中在20mA驱动电流下的辐射通量至少有27mW。
22.按照权利要求18的发光二极管，其中有倒装片取向。
23.一种在单位面积基底上有高输出的发光二极管，所述二极管包括：
在约395nm与540nm之间主波长，小于4.0伏的正向电压和20mA的驱动电流下，单位面积的辐射通量至少是每平方毫米270mW。
24.按照权利要求23的发光二极管，它在小于3.5伏的正向电压下工作。
25.按照权利要求23的发光二极管，它产生的单位面积辐射通量至少是每平方毫米300mW。
26.按照权利要求23的发光二极管，它产生的单位面积辐射通量至少是每平方毫米330mW。
27.按照权利要求23的发光二极管，它产生的单位面积辐射通量至少是每平方毫米360mW。
28.按照权利要求23的发光二极管，它产生的单位面积辐射通量至少是每平方毫米390mW。
29.按照权利要求23的发光二极管，包括：导电基片和第III族氮化物激活层。
30.按照权利要求29的发光二极管，其中所述基片包括：碳化硅。
31.按照权利要求29的发光二极管，其中所述激活层选自由下列构成的一组：氮化镓，氮化铝镓，氮化铟镓，和氮化铝铟镓。
32.按照权利要求23的发光二极管，包括：
导电碳化硅基片；和
在所述碳化硅基片上的各个p型和n型第III族氮化物层，它们与所述基片一起确定管芯；
相对于所述碳化硅基片和所述第III族氮化物层呈垂直取向的欧姆接触点；
在455nm与465nm之间的主波长；和
封装所述基片，所述第III族氮化物层和部分所述欧姆接触点的聚合物外壳。
33.按照权利要求32的发光二极管，其中所述外壳是5mm外壳。
34.按照权利要求32的发光二极管，其中所述碳化硅基片有选自碳化硅的3C，4H，6H，和15R多型构成的组中的多型。
35.按照权利要求32的发光二极管，它在小于4.0伏的正向电压下工作。
36.按照权利要求33的发光二极管，它在小于3.5伏的正向电压下工作。
37.按照权利要求34的发光二极管，其单位面积的辐射通量至少是每平方毫米发射面有300mW。
38.按照权利要求35的发光二极管，其单位面积的辐射通量至少是每平方毫米发射面有330mW。
39.按照权利要求32的发光二极管，它产生的单位面积的辐射通量至少是每平方毫米有360mW。
40.按照权利要求32的发光二极管，它产生的单位面积的辐射通量至少是每平方毫米有390mW。
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