納米線-帶基復(fù)合結(jié)構(gòu)LED研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)的節(jié)能和高效使其在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，性能更加優(yōu)異的器件，特別是擁有更高外量子效率(EQE)，更低制作成本，更長(zhǎng)使用壽命的LED依然在研制中。近年來(lái)，基于納米線/帶的LED逐漸成為研究熱點(diǎn)。半導(dǎo)體納米線/帶是一種尺度在亞微米量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)可控?fù)诫s和大規(guī)模生產(chǎn)的新型納米材料。與傳統(tǒng)基于半導(dǎo)體薄膜的LED相比，納米線/帶基LED由于其天然一維結(jié)構(gòu)而有更高的光取出效率。而且，研究表明微納結(jié)構(gòu)對(duì)光場(chǎng)的束

2、縛作用可以產(chǎn)生有重要物理意義的效應(yīng)，例如，表面等離子體增強(qiáng)發(fā)光、極化激元復(fù)合輻射發(fā)光、壓電光電子學(xué)效應(yīng)等。此外，研究微納尺度高效LED的一個(gè)重要目的在于將其應(yīng)用到光通訊領(lǐng)域，如作為光芯片上的集成光源。因此，高性能納米線/帶基LED的研究尤為重要。本文將詳細(xì)深入研究?jī)煞N類型的高性能納米線/帶基LED，第一種是基于Ag納米線/p型GaN薄膜肖特基結(jié)的紫外LED，另一種是基于In摻雜CdS半導(dǎo)體納米帶/p型GaN薄膜p-n結(jié)型多色LED。本文

3、將系統(tǒng)描述材料的生長(zhǎng)、器件的制備以及性能測(cè)試與分析，并對(duì)其中的物理過(guò)程做深入探討，主要包括以下內(nèi)容:
　　1.第一章首先結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀闡述了納米線/帶基LED的研究意義，包括其廣泛的應(yīng)用前景和對(duì)基礎(chǔ)物理研究的指導(dǎo)意義，進(jìn)一步說(shuō)明了該領(lǐng)域已經(jīng)取得的研究進(jìn)展和依然存在的不足之處。最后明確提出了本文的研究目的。
　　2.第二章詳細(xì)研究了實(shí)驗(yàn)中使用的納米材料的生長(zhǎng)制備過(guò)程。具體包括基于氣液固(VLS)方法的CdS半導(dǎo)體納米帶的制

4、備和基于熱溶劑法的Ag納米線的制備。詳細(xì)講述了生長(zhǎng)納米材料的過(guò)程以及所用到的重要參數(shù)。
　　3.第三章研究了如何通過(guò)微納操作制作Ag納米線/p型GaN薄膜肖特基結(jié)LED并對(duì)器件的電學(xué)性能和光學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了此種LED具有驅(qū)動(dòng)電流低，制作成本低和EQE高等優(yōu)勢(shì)。進(jìn)一步通過(guò)改變Ag納米線直徑來(lái)提高器件性能，在這個(gè)過(guò)程中，我們開(kāi)展了基于散射截面計(jì)算的光學(xué)分析和器件的熱傳導(dǎo)過(guò)程仿真，并在理論和實(shí)驗(yàn)上得到了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)器件性能的A

5、g納米線的直徑參數(shù)。
　　4.第四章圍繞CdS納米帶/p型GaN薄膜p-n結(jié)型LED進(jìn)行分析研究。詳細(xì)研究了器件的制備和性能表征。實(shí)驗(yàn)上在連續(xù)電流注入下同時(shí)得到了CdS納米帶的黃綠色發(fā)光和GaN薄膜的藍(lán)紫色發(fā)光。并在實(shí)驗(yàn)研究中首次發(fā)現(xiàn)了在多色LED中，GaN的發(fā)光強(qiáng)度以指數(shù)關(guān)系依賴于注入電流強(qiáng)度，而CdS的電致發(fā)光線性依賴于電流強(qiáng)度。本章通過(guò)理論分析證明了多色LED的輻射復(fù)合過(guò)程是器件的能帶結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)強(qiáng)度共同作用的結(jié)果，并進(jìn)一步分