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微納光學(xué)在LED芯片中應(yīng)用研究

2014-09-26 13:44:21 來源：互聯(lián)網(wǎng)

LED半導(dǎo)體照明網(wǎng)訊自1991年GaN藍(lán)光LED面世后，GaN基LED近幾年來發(fā)展迅速。目前，高效率GaN基LED已經(jīng)被廣泛地用于全彩顯示屏、固態(tài)照明、液晶顯示器背光源等方面。LED以其壽命長(zhǎng)、耗電小、環(huán)保、耐沖擊、抗震等優(yōu)點(diǎn)，LED照明市場(chǎng)增長(zhǎng)快速。但是，由于在半導(dǎo)體和空氣之間折射率的差異造成的全反射而導(dǎo)致LED表面的光提取效率較低，典型的GaN半導(dǎo)體材料折射率為2.5，由全反射定律得知，光線從半導(dǎo)體逸出到空氣中全反射角的臨界值為24°角，故大于24°的光線都無法從半導(dǎo)體材料中逸出。因此，全反射在很大程度上影響了LED的光提取效率。因此，如何減少全反射，改善LED的光提取效率成為如今研究熱點(diǎn)之一。本文主要介紹了對(duì)LED芯片表面或芯片內(nèi)部的幾種微結(jié)構(gòu)的加工，它們都能夠起到提高LED出光效率的作用。

1 LED表面微結(jié)構(gòu)技術(shù)

傳統(tǒng)的GaN基LED是利用化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)在560?C左右的藍(lán)寶石基底上分別沉積摻雜Si的n型GaN材料和摻雜Mg的p型GaN材料，兩種材料之間形成量子阱(MQW)。在p型GaN材料上再鍍上一層ITO膜(氧化銦錫)，該金屬氧化物透明導(dǎo)電膜作為透明電極，其作用是增強(qiáng)電極出光亮度以及隔離芯片中發(fā)射的對(duì)人類有害的電子輻射、紫外線及遠(yuǎn)紅外線等[6]。LED的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

清華大學(xué)的張賢鵬等人[8]采用基于Cl2/Ar/BCl3氣體的感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)制作了p-GaN表面具有直徑3μu03BCm、周期6μu03BCm的微結(jié)構(gòu)。該微結(jié)構(gòu)將GaN基藍(lán)光LED芯片的光熒光效果提高了42.8%%uFF0C并且在LED器件注入電流為20mA的情況下，將芯片正面出光效率提高了38%%uFF0C背面出光效率提高了10.6%%u3002

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