ZnO納米結(jié)構(gòu)提高LED光抽取效率的研究.pdf

1、發(fā)光二極管（LED）是一種固態(tài)冷光源。與其他各種類型的光源相比，LED具備節(jié)能、環(huán)保、單色性好、壽命長等特點(diǎn)，在LCD顯示屏背光源和普通照明等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。世界范圍內(nèi)對綠色照明需求的緊迫性，使得LED照明產(chǎn)業(yè)能夠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，LED無法短期內(nèi)取代其他照明光源的重要原因之一，就是仍需要進(jìn)一步改善其光抽取效率以提高發(fā)光效率。
　　目前，國際上在提高LED光抽取效率方面做了很多工作，比如采用倒裝芯片結(jié)構(gòu)、表面粗化、納米

2、壓印、制作光子晶體結(jié)構(gòu)等。這些方法大多工藝復(fù)雜，或是制作成本高、能耗大、生產(chǎn)周期長，而且由于需要對芯片進(jìn)行刻蝕處理，難免會(huì)損害到材料的電氣性能。與之相比，本文采用的利用氧化鋅納米棒陣列結(jié)構(gòu)提高LED光抽取效率，不會(huì)對材料的電氣性能造成任何破壞，而且其制作工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，光效提高幅度較大，可以成為芯片制造廠家新的選擇。本課題研究了對制作氧化鋅納米陣列的方法，以及這種方法對發(fā)光二極管光抽取效率的影響，工作及研究成果主要包含以下幾個(gè)方

3、面：
　　1.分析了氧化鋅納米棒狀陣列提高LED光抽取效率的機(jī)理，針對GaN基LED芯片，討論了制作氧化鋅納米棒陣列前后對其光抽取效率的影響，通過計(jì)算得出，LED芯片制作ZnO納米棒陣列結(jié)構(gòu)之后，出光效率能夠提高145％。
　　2.介紹了ZnO納米棒狀陣列的制備方法，選擇液相法沉積ZnO納米棒狀陣列結(jié)構(gòu)，采用等摩爾的乙酸鋅與六次甲基四胺作為水熱反應(yīng)溶液的溶質(zhì)。
　　3.射頻磁控濺射法制備ZnO籽晶層時(shí)，不宜濺射過長的時(shí)

4、間，因?yàn)殡S著濺射時(shí)間的增加，所制備的ZnO籽晶層的厚度也隨著增加，過厚的籽晶層會(huì)使得水熱生長出的ZnO納米棒陣列過于致密、直徑過大，以至于相鄰的納米棒粘合在一起，這樣會(huì)降低LED光抽取效率。
　　4.在水熱生長時(shí)，反應(yīng)溶液濃度和水熱生長時(shí)間是影響ZnO納米棒陣列形貌的重要因素，(溶質(zhì)為)。水熱反應(yīng)溶液濃度為0.025M，水熱1小時(shí)或3小時(shí)，所生長出的氧化鋅納米線結(jié)構(gòu)均不利于LED光抽取效率的提高。
　　5.用溶膠-凝膠法制備

5、的ZnO籽晶層，水熱生長后，在LED芯片表面會(huì)形成一定的―褶皺‖結(jié)構(gòu)，會(huì)吸收部分出射的光線。
　　6.在GaN基藍(lán)光LED上測得，發(fā)光強(qiáng)度提升的最大值為79%。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：射頻磁控濺射時(shí)間15秒，水熱反應(yīng)溶液濃度為0.05M，水熱時(shí)間為2小時(shí)。
　　7.在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，作者在紅光LED上進(jìn)行了ZnO納米棒陣列的生長。實(shí)驗(yàn)中，用溶膠-凝膠法在紅光LED上制備ZnO籽晶層，而后對不同角度下的照度進(jìn)行了測試。注入電流為310m