纳米柱结构增强GaN基绿光LED内量子效率的研究
本文关键词：纳米柱结构增强GaN基绿光LED内量子效率的研究
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【摘要】：GaN基纳米柱结构LED由于具有表面效应、小尺寸效应等独特性质,具备了较好的光学特性,已成为了当前的一个研究热点。本文通过纳米胶体小球做掩膜,用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀外延片制备绿光纳米柱LED,对其光学特性进行了研究,主要的工作如下:形成一个排列均匀整齐的掩膜是制备高效率纳米柱的重要步骤之一,本文通过旋涂法、滴定法以及气液界面法对纳米胶体小球进行自组装,用扫描电子显微镜(SEM)观察了各自形成的自组装小球形貌,分析了三种方法各自的优缺点,结果表明气液界面法比较适合制备单层紧凑的胶体小球掩膜。通过自组装胶体小球形成SiO2纳米颗粒并以此作为第二掩膜,用ICP干法刻蚀在GaN基绿光外延片上制备了三种不同高度的纳米柱LED,用扫描电子显微镜进行了形貌分析,并用光致发光(PL)谱对这三种纳米柱结构的发光性能进行了测试和分析,与普通平面结构样品相对比,高度为747 nm的纳米柱LED,其内量子效率提高917%,PL谱峰值波长蓝移18 nm,半高全宽展宽了7 nm。基于制备纳米柱的工艺基础,通过在LED量子阱附近制备Ag纳米颗粒表面等离子体,使其与量子阱发生耦合,加快了量子阱的自发复合速率,提高了内量子效率,深度为680 nm的纳米柱结构LED加入表面等离子体后,内量子效率可以达到了55.6%,实现了高光效、高速率LED。
【关键词】：GaN 绿光LED 自组装 纳米柱 表面等离子体
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 第一章 绪论9-25
- 1.1 引言9
- 1.2 当前绿光LED遇到的主要问题9-12
- 1.2.1 光提取效率低10-11
- 1.2.2 量子限制斯塔克效应11-12
- 1.3 提高绿光LED发光效率的研究现状12-17
- 1.3.1 提高绿光光提取效率12-16
- 1.3.2 提高内量子效率16-17
- 1.4 GaN基纳米柱LED17-23
- 1.4.1 纳米柱结构提高LED发光效率17-18
- 1.4.2 纳米柱的制备方法18-21
- 1.4.3 国内外研究现状21-23
- 1.5 本论文的工作及主要内容23-25
- 第二章 纳米柱掩膜的制备25-34
- 2.1 引言25
- 2.2 实验仪器、试剂及表征方式25-27
- 2.2.1 实验仪器25-26
- 2.2.2 实验试剂26
- 2.2.3 表征方式26-27
- 2.3 旋涂法27-29
- 2.3.1 实验部分27
- 2.3.2 结果与讨论27-29
- 2.4 滴定法29-30
- 2.4.1 实验部分29
- 2.4.2 结果与分析29-30
- 2.5 气液界面法30-32
- 2.5.1 实验部分30-31
- 2.5.2 结果与讨论31-32
- 2.6 本章小结32-34
- 第三章 纳米柱的制备与分析34-46
- 3.1 GaN基外延片制作34
- 3.2 GaN基纳米柱制作的关键工艺34-38
- 3.3 实验部分38-39
- 3.4 结果分析39-44
- 3.4.1 样品形貌分析39-41
- 3.4.2 光谱分析41-44
- 3.5 本章小结44-46
- 第四章 Ag纳米颗粒表面等离子体纳米柱46-55
- 4.1 表面等离子体46-48
- 4.1.1 局域表面等离子体46-47
- 4.1.2 表面等离子体增强LED内量子效率47-48
- 4.2 实验部分48-49
- 4.3 结果与分析49-54
- 4.4 本章小结54-55
- 总结与展望55-57
- 参考文献57-63
- 攻读硕士学位期间取得的研究成果63-64
- 致谢64-65
- 附件65
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