纳米柱结构增强gan基绿光led内量子效率的研究

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1、请；ｆＳｏｕ化ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ硕±学位论文纳米柱结构增强ＧａＮ基绿光ＬＥＤ内量子效率的研究作者姓名黄江柱学科专业＾指导教师王洪教授黄华茂副硏究员所在学院物理与光电学院论文提交日期２０１６年４月StudyonEnhancementofinternalquantumefficiencyofGaN-basedgreenLEDwithnanocolumnstructureADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：Huang

2、JiangzhuSupervisor：ProfessorWangHongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China*ThisworkwassupportedbytheNationalHighTechnologyR&DProgram(“863”Program)(2014AA032609),andtheStrategicEmergingIndustrySpecialfundsofGuangdongProvince(Nos.2012A080302003,2012A080304015),andTheKeytechnologiesR&DPr

3、ogramofGuangdongProvince(2014B010119002).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

4、。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747nm的纳米柱LED，其内量子效率提高917%，PL谱峰值波长蓝移18nm，半高全宽展宽了7nm。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680nm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5

5、5.6%，实现了高光效、高速率LED。关键词：GaN；绿光LED；自组装；纳米柱；表面等离子体IABSTRACTGaN-basedlightemittingdiode(LED)withnanocolumnstructurehasuniqueproperties,suchassurfaceeffectandsmallsizeeffect,andhasgoodopticalproperties.Therefore,nanocolumnLEDisahottopicinrecentyears.Usingcolloidmicrospheresasphotolithographymask,Na

6、nocolumngreenLEDwasfabricatedbyinductivelycoupledplasma(ICP)anditsopticalpropertywasanaylied.Themainworkisasfollow.AnimportantsteptogethighefficiencynanocolumnLEDistheformationofanorderlyarrangedmask.Thespin-coatingmethod,liquiddroppingmethod,andgas-liquidinterfacialmethodwereusedincolloidalmi

7、crospheresself-assemblyexperiment.ThemorphologywasobservedbySEM,andtheadvantagesanddisadvantagesofthesethreemethodswereanalyzed.Itshowsthatthegas-liquidinterfacemethodissuitableforthepreparationofsinglelayercompactcolloidalmicrospheresm