高效大功率LED用金屬銀薄膜微結(jié)構(gòu)的制備及其光學(xué)特性.pdf

1、發(fā)光二極管（Light-emitting diode，LED）作為一種新型的半導(dǎo)體高效光源受到了越來(lái)越多的關(guān)注。當(dāng)前LED逐漸地從交通指示、背光顯示向生活照明發(fā)展。高效大功率GaN基LED的發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)白光照明的必然趨勢(shì)。本文針對(duì)目前GaN基LED器件效率有待提升的研究現(xiàn)狀，通過(guò)濺射銀薄膜再退火的方法，提出在LED襯底表面、發(fā)光量子阱上方以及透明電極表面分別制備出銀納米顆粒，利用銀顆粒表面等離子效應(yīng)，以全面提升LED器件的內(nèi)量子效率和光

2、提取效率。
　　Rsoft光學(xué)軟件的理論計(jì)算結(jié)果表明，球形銀納米顆粒理論透光增強(qiáng)效果隨著顆粒的增大而減弱。當(dāng)直徑大于50 nm時(shí)，進(jìn)一步增大顆粒直徑透光增強(qiáng)倍數(shù)變化不大。對(duì)于直徑大于50 nm的顆粒，當(dāng)顆粒間距接近直徑的兩倍時(shí)得到最佳的透光增強(qiáng)效果。
　　直流磁控濺射銀薄膜的實(shí)驗(yàn)表明，銀薄膜沉積速率隨著濺射功率減小而減小，隨著工作氣壓的增大而減小。當(dāng)濺射功率為30 W，工作氣壓為3 Pa時(shí)，得沉積速率為0.558 nm/s。

3、隨后銀薄膜退火的實(shí)驗(yàn)表明，隨著退火溫度和退火時(shí)間的增加，銀顆粒的形狀從條形變化成球形或者橢球形。薄膜的厚度決定著退火后銀顆粒的大小和形狀；隨著薄膜厚度的增加，退火后得到的銀顆粒直徑增大，形狀從球形變化成橢球形；不同襯底得到的銀顆粒形貌有所差異；在400℃退火15 min可得到大小和分布均勻的銀顆粒。
　　銀納米顆粒陣列的光學(xué)性能測(cè)試表明，合適的銀納米顆粒陣列能顯著地提高藍(lán)寶石襯底的反射率，其中當(dāng)顆粒直徑為90 nm時(shí)，在450 n

4、m處藍(lán)寶石的反射率提高了100％。在LED芯片的透明導(dǎo)電薄膜摻鎵氧化鋅（GZO）和摻鋁氧化鋅（AZO）層制備銀納米顆粒。在GZO和AZO沉積厚度為11.83 nm的銀薄膜退火后，LED的出光強(qiáng)度分別提高了297%和95%。當(dāng)銀顆粒沉積在量子阱上方p-AlGaN上時(shí)，薄膜的光致發(fā)光強(qiáng)度最高可提高4.76倍。利用銀顆粒的表面等離子體激元效應(yīng)，在LED襯底表面、發(fā)光量子阱上方以及GZO透明電極表面分別制備出銀納米顆粒，理論上能提高LED芯片光