ZnO纳米结构提高LED光抽取效率的研究-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论 文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 发光二极管（LED）是一种固态冷光源。与其他各种类型的光源相比，LED 具 备节能、环保、单色性好、寿命长等特点，在 LCD 显示屏背光源和普通照明等领 域得到了广泛应用。世界范围内对绿色照明需求的紧迫性，使得 LED 照明产业能 够带来巨大的经济效益。目前，LED 无法短期内取代其他照明光源的重要原因之 一，就是仍需要进一步改善其光抽取效率以提高发光效率。 目前，国际上在提高 LED 光抽取效率方面做了很多工作，比如采用倒装芯片 结构、表面粗化、纳米压印、制作光子晶体结构等。这些方法大多工艺复杂，或 是制作成本高、能耗大、生产周期长，而且由于需要对芯片进行刻蚀处理，难免 会损害到材料的电气性能。与之相比，本文采用的利用氧化锌纳米棒阵列结构提 高 LED 光抽取效率，不会对材料的电气性能造成任何破坏，而且其制作工艺简单， 生产成本低廉，光效提高幅度较大，可以成为芯片制造厂家新的选择。本课题研 究了对制作氧化锌纳米阵列的方法，以及这种方法对发光二极管光抽取效率的影 响，工作及研究成果主要包含以下几个方面： 1.分析了氧化锌纳米棒状阵列提高 LED 光抽取效率的机理，针对 GaN 基 LED 芯片，讨论了制作氧化锌纳米棒阵列前后对其光抽取效率的影响，通过计算得出， LED 芯片制作 ZnO 纳米棒阵列结构之后，出光效率能够提高 145%。 2.介绍了 ZnO 纳米棒状阵列的制备方法，选择液相法沉积 ZnO 纳米棒状阵列 结构，采用等摩尔的乙酸锌与六次甲基四胺作为水热反应溶液的溶质。 3.射频磁控溅射法制备 ZnO 籽晶层时，不宜溅射过长的时间，因为随着溅射时 间的增加，所制备的 ZnO 籽晶层的厚度也随着增加，过厚的籽晶层会使得水热生 长出的 ZnO 纳米棒阵列过于致密、直径过大，以至于相邻的纳米棒粘合在一起， 这样会降低 LED 光抽取效率。 4.在水热生长时，反应溶液浓度和水热生长时间是影响 ZnO 纳米棒阵列形貌的 重要因素，(溶质为)。水热反应溶液浓度为 0.025M，水热 1 小时或 3 小时，所生 长出的氧化锌纳米线结构均不利于 LED 光抽取效率的提高。 5.用溶胶-凝胶法制备的 ZnO 籽晶层，水热生长后，在 LED 芯片表面会形成一 定的―褶皱‖结构，会吸收部分出射的光线。 6.在 GaN 基蓝光 LED 上测得，发光强度提升的最大值为 79%。实验参数为： I 摘要 射频磁控溅射时间 15 秒，水热反应溶液浓度为 0.05M，水热时间为 2 小时。 7.在以上实验的基础上，作者在红光 LED 上进行了 ZnO 纳米棒阵列的生长。 实验中，用溶胶-凝胶法在红光 LED 上制备 ZnO 籽晶层，而后对不同角度下的照 度进行了测试。注入电流为 310mA 时，LED 的出光效率提高了 14.75%。 关键词：ZnO 纳米棒阵列，发光二极管，光抽取效率，射频磁控溅射法，溶胶-凝 胶法，水热生长法 II Abstract Abstract 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 ABSTRACT Light-emitting diode (LED) is a kind of solid light sources. LED owns a number of advantages over other types of light sources, like energy-saving, environmental-friendly, single color, long-life and widely used in the field of the LCD backlight and general lighting. The urgency of the worldwide de