GaN基光子晶體LED的研究.pdf

1、氮化鎵基發(fā)光二級管(GaN-LED)被稱為下一代照明光源,受到廣泛地關(guān)注和研究。但是在傳統(tǒng)的GaN-LED中,有源層發(fā)出的光在經(jīng)過發(fā)光二極管(LED)內(nèi)部的吸收,損耗以及在銦錫氧化物(ITO)層與空氣層界面的反射之后,只有不到5％的光逸出到空氣中。因此,如何提高LED的出光效率成為該領(lǐng)域?qū)W者研究的熱點之一。
　　本文主要對光子晶體參數(shù)的優(yōu)化以及基于納米壓印技術(shù)實現(xiàn)光子晶體LED的制備進行研究。在參數(shù)優(yōu)化方面,依據(jù)光子晶體對提高LE

2、D出光效率的物理原理本文提出光子晶體LED的三種分析模型:禁帶模型、薄膜等效折射率模型和衍射模型,并通過這三種理論模型尋求最佳的光子晶體參數(shù)。對于P型氮化鎵(p-GaN)層光子晶體 LED,得出光子晶體的最佳參數(shù)是:陣列為三角形陣列;孔型為圓孔型;占空比選擇區(qū)間是0.85-0.92;晶格常數(shù)為425-463nm;厚度為100-115nm。并依據(jù)衍射模型,使用時域有限差分方法得到出了在此參數(shù)下相對于沒有光子晶體的LED,其出光效率提高了1

3、2.7％-15.9％。
　　在光子晶體 LED的制備方面,本文使用納米壓印技術(shù)和感應(yīng)耦合等離子(ICP)刻蝕技術(shù)制作周期為450nm,孔直徑為300nm的p-GaN層光子晶體 LED。為解決GaN外延片P型層表面不平整造成的圖形轉(zhuǎn)移效果差的問題,本文以二氧化硅和聚合物雙層膜為掩膜,采用兩次刻蝕,得到了完整的圖形轉(zhuǎn)移效果。測試結(jié)果顯示,光子晶體LED的發(fā)光強度普遍高于普通的LED,光致發(fā)光測試顯示其峰值是原來的7.2倍。制作光子晶體