GaN納米棒陣列的微納加工及光學性能研究.pdf

1、基于三族氮化物（如GaN）的LED（Light emitting diode）因其環(huán)保、節(jié)能、體積小和壽命長等優(yōu)點，已廣泛應用在照明和顯示等領域中。近年來，LED的外延技術和芯片制作工藝已日趨成熟并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。相比傳統(tǒng)二維LED，一種新型三維LED由于其特殊的三維結構在削弱極化效應和提高光抽取效率方面顯現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。本文制備了GaN和InGaN/GaN納米棒陣列并對其形貌和光學性能進行了研究。主要研究工作如下：
　　（1）利用激

2、光干涉光刻和感應耦合等離子體（ICP）刻蝕技術制備了形貌規(guī)則、分布均勻的GaN納米錐陣列。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、室溫和變溫光致發(fā)光譜（PL）對樣品進行表征，研究了RF功率對GaN納米錐的形貌和光學性能的影響。結果表明，RF功率由60 W增加到120 W，GaN納米錐的側壁傾角由63°增大到80°，高度和發(fā)光峰強度均在RF功率為80 W達到最大。隨后，對RF功率為80 W的樣品進行KOH濕法腐蝕處理，GaN納米錐

3、表面變得粗糙，發(fā)光峰強度較腐蝕前提高了60％，通過變溫PL測試結果計算出內量子效率較腐蝕前僅提高了6%，因此推斷出發(fā)光峰強度提高的原因為光抽取效率和/或吸收效率的增加。
　?。?）利用激光干涉光刻和 ICP刻蝕技術制備了呈周期排列的InGaN/GaN納米棒陣列。通過SEM、PL和拉曼光譜對樣品的形貌、光學性能和應力進行表征，研究了RF功率對InGaN/GaN納米棒陣列形貌和光學性能的影響。結果表明，RF功率由60 W增加到120

4、W，InGaN/GaN納米棒陣列的側壁傾角由71°增大到90°，高度和發(fā)光峰強度分別在RF功率為100 W和80 W時達到最大，且RF功率為80 W的樣品的發(fā)光峰強度為二維InGaN/GaN結構的13倍。通過拉曼測試結果計算出二維InGaN/GaN結構和 InGaN/GaN納米棒（RF=80 W）的應變分別為-0.84%和-0.5%，InGaN/GaN納米棒相對于二維InGaN/GaN結構釋放了部分應力，削弱了InGaN/GaN多量子阱