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基于多孔结构提高LED出光效率的研究

陈志伟  
【摘要】:自上世纪六十年代发光二极管(LED)商业化以来,LED照明引起了越来越多的关注。提高LED出光效率也成为当前国际上该领域的一个研究热点。本论文基于多孔结构提高LED的出光效率的研究。 利用光刻方法在单晶硅上制备了微米级多孔结构,对其发光性能进行了研究。多孔结构有孔径2μm、间距6μm和孔径6μm、间距8μm两种尺寸,用反应离子束刻蚀方法分别刻蚀了70nm、140nm、260nm三种不同的深度。用场发射扫描电子显微镜(FSEM)表征样品的表面和截面结构。用荧光光谱仪测试了样品在室温下的光致发光现象,结果表明:多孔硅在425nm和473nm波长处有光致发光现象,激发波长为270nm时,样品的PL谱最强。 用光刻和ICP刻蚀方法在多量子阱蓝光LED的p型层上制备了微米级多孔结构。孔径为2μm,间距6μm,刻蚀深度为70nm。用金相显微表征了样品的表面结构。用荧光光谱仪测试了样品的PL谱,测试结果表明:和标准LED芯片相比,表面具有多孔结构的LED的PL谱强度提高了30%,对样品封装后测试表明LED的出光效率提高了10%左右。 用阳极氧化的方法制备了多孔氧化铝模板(AAO),在草酸溶液通过两步阳极氧化的方法得到了80—120nm孔径的AAO模板。利用纳米压印技术和ICP刻蚀方法将纳米级多孔结构转移到多量子阱蓝光LED的P-GaN层上。用FSEM和原子力显微镜(AFM)表征了AAO模板和样品的微观结构,为下一步LED出光效率的研究工作打下基础。


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