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利用纳米压印技术制备光子晶体LED的研究

作　者: 邱飞
导　师: 徐智谋
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 发光二极管纳米压印光子晶体
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

因为具有高效率、可靠性、低功耗和稳定性的优点,发光二极管(LED)作为新一代的照明光源获得了快速发展。但是由于GaN的高折射率(n=2.46)导致光从GaN中逸出的临界角大约为24度,LED的光提取效率仅仅只有4%。光子晶体作为一种有效的提高LED光萃取效率的方法,近十年来受到了广泛的研究。本论文主要对蓝光波段光子晶体的设计和纳米压印制备光子晶体LED进行研究。采用Rsoft软件对四种常见光子晶体结构进行了模拟设计,并结合制备工艺和ITO扩展电极的导电效应进行分析比较,最终选择三角空气孔阵列光子晶体结构,光子晶体优化参数为占空比Rp=0.8、周期a=418nm、半径r=167nm。实验采用纳米压印技术和ICP(感应耦合等离子体)刻蚀技术在蓝光LED的P-GaN层上制备光子晶体。为了减少工艺对LED的损伤,我们对纳米压印技术和ICP刻蚀技术参数进行了改进,采用二次纳米压印,软压印和低RF功率ICP刻蚀的方法制备光子晶体图案。实验结果显示光子晶体图案成功转移到P型层上,直径大约312nm,周期大约410nm,误差小于7%。光子晶体刻蚀深度为70nm的LED外延片对比没有图形的LED外延片光致发光强度提高2倍。在350mA电流注入条件下,刻蚀深度为70nm和100nm的光子晶体LED芯片对比没有图形的LED芯片光功率分别提高10%和7%,光子晶体LED相对无图形LED的正向电压变化不大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 研究背景  8
  1.2 光子晶体LED 的研究进展  8-10
  1.3 本论文研究内容及意义  10-11
2 提高LED 出光效率的方法  11-19
  2.1 LED 的基本原理  11-12
  2.2 LED 的效率问题  12-14
  2.3 提高LED 出光效率的方法  14-18
  2.4 本章小结  18-19
3 光子晶体LED 的设计  19-35
  3.1 光子晶体的原理及其应用  19-24
  3.2 光子晶体的设计  24-34
  3.3 本章小结  34-35
4 光子晶体LED 的制备  35-53
  4.1 模板的制备及防粘  35-38
  4.2 纳米压印制备光子晶体图案  38-43
  4.3 图形转移  43-48
  4.4 后续工艺  48
  4.5 实验结果  48-51
  4.6 本章小结  51-53
5 结论  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  59

利用纳米压印技术制备光子晶体LED的研究

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