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ZnO纳米阵列增强大功率蓝光LED出光效率的研究

徐冰;赵俊亮;张检明;孙小卫;诸葛福伟;李效民

【摘要】采用低成本的化学溶液法在大功率GaN基蓝光LED芯片上生长ZnO纳

米阵列,以提高LED芯片的出光效率.通过改变生长溶液中氨水及锌离子浓度实现对

纳米阵列结构形貌的可控性,进而得到不同形貌的ZnO纳米阵列.在此基础上,进一

步研究纳米结构形貌对LED芯片出光性能的影响,探讨纳米结构增强LED芯片发光

效率的机理.结果表明,较高密度、锥形形貌的ZnO纳米阵列更有利于增强LED芯

片的出光效率.在优化的实验条件下,表面沉积ZnO纳米阵列的LED芯片比普通

LED的出光效率高出60％以上,并且纳米阵列不影响LED器件的电学性能和发光

稳定性.%ZnOnano-arraysweregrownonhighpowerGaNblueLEDchip

bylow-costchemicalsolutionmethods,whichaimedtoenhancethelight

extractionefficiencyofLEDchip.Variousmorphologywasachievedby

adjustingtheconcentrationofammoniaandZn2+inthegrowthsolution.

Withdifferentgrowthsolution,ZnOnano-arraysexhibiteddifferent

morphologiesanddensities.Theeffectofnano-arraymorphologyonthe

lightextractionperformanceoftheZnOnano-arraycoatedLEDchipwere

studied.Themechanismoflightextractionefficiencyenhancementby

nano-arrayswasalsodiscussedbasedontheexperimentalresults.The

resultshowsthatZnOnano-arrayswithhigherdensityandcone-shaped

morphologyarefavorablefortheimprovementoflightextractioninLED

chip.ZnOnano-arraysgrownattheoptimumconditionscanenhancethe

lightextractionofLEDchipbymorethan60%.Meanwhile,ZnOnano-

arrayshavenosignificanteffectontheelectricalpropertiesand

electroluminescencestabilityofLEDchip.

【期刊名称】《无机材料学报》

【年(卷),期】2012(027)007

【总页数】5页(P716-720)

【关键词】ZnO纳米阵列;大功率LED芯片;出光效率;化学溶液法

【作者】徐冰;赵俊亮;张检明;孙小卫;诸葛福伟;李效民

【作者单位】天津大学理学院,应用物理系,天津市低维功能材料物理与制备技术重

点实验室,天津300072;天津大学理学院,应用物理系,天津市低维功能材料物理与制

备技术重点实验室,天津300072;天津大学理学院,应用物理系,天津市低维功能材料

物理与制备技术重点实验室,天津300072;天津大学理学院,应用物理系,天津市低维

功能材料物理与制备技术重点实验室,天津300072;中国科学院上海硅酸盐研究所,

高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050;中国科学院上海硅酸盐研究

所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050

【正文语种】中文

【中图分类】O472

半导体照明(LED)光源是近些年快速发展的一种新型固态光源,具有微型化、高效

率、长寿命[1]、无汞、色彩丰富等显著优点,成为世界公认的“第四代绿色照明光

源”,并且LED光源的效率理论上高达50%以上[2],有望大幅度降低照明能耗.

目前,固态白光照明LED面临的关