纳米柱结构增强GaN基绿光LED内量子效率的研究

作     者：黄江柱 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王洪;黄华茂

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：GaN 绿光LED 自组装 纳米柱 表面等离子体 

摘      要：GaN基纳米柱结构LED由于具有表面效应、小尺寸效应等独特性质,具备了较好的光学特性,已成为了当前的一个研究热点。本文通过纳米胶体小球做掩膜,用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀外延片制备绿光纳米柱LED,对其光学特性进行了研究,主要的工作如下:形成一个排列均匀整齐的掩膜是制备高效率纳米柱的重要步骤之一,本文通过旋涂法、滴定法以及气液界面法对纳米胶体小球进行自组装,用扫描电子显微镜(SEM)观察了各自形成的自组装小球形貌,分析了三种方法各自的优缺点,结果表明气液界面法比较适合制备单层紧凑的胶体小球掩膜。通过自组装胶体小球形成SiO2纳米颗粒并以此作为第二掩膜,用ICP干法刻蚀在GaN基绿光外延片上制备了三种不同高度的纳米柱LED,用扫描电子显微镜进行了形貌分析,并用光致发光(PL)谱对这三种纳米柱结构的发光性能进行了测试和分析,与普通平面结构样品相对比,高度为747 nm的纳米柱LED,其内量子效率提高917%,PL谱峰值波长蓝移18 nm,半高全宽展宽了7 nm。基于制备纳米柱的工艺基础,通过在LED量子阱附近制备Ag纳米颗粒表面等离子体,使其与量子阱发生耦合,加快了量子阱的自发复合速率,提高了内量子效率,深度为680 nm的纳米柱结构LED加入表面等离子体后,内量子效率可以达到了55.6%,实现了高光效、高速率LED。