《具有納米空腔的大面積柔性GaN基LED的製備及特性研究》是依託山東大學，由肖洪地擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：具有納米空腔的大面積柔性GaN基LED的製備及特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖洪地
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
與有機半導體材料相比，無機半導體材料（如：GaN）不僅具有更高的載流子遷移率和輻射複合率，而且還具有更為長期的穩定性和可靠性。因此，若能將GaN基LED薄膜轉移到柔性襯底上，勢必將促進其在可摺疊式顯示、太陽能電池和生物醫學器件等方面的套用。在該項目中，（1）採用電化學刻蝕n-GaN薄膜技術製備納米多孔GaN；（2）採用退火技術將多孔薄膜轉化為具有GaN/納米空腔周期性結構的GaN薄膜，並實現與藍寶石襯底的分離；（3）通過MOCVD技術在空腔薄膜上先後外延生長n-GaN、InGaN/GaN多量子阱結構和p-GaN等薄膜；（4）通過聚二甲基矽氧烷壓印技術將上述外延膜轉移到柔性襯底；（5）全面系統地研究柔性、GaN/納米空腔周期性結構和多量子阱結構等參數對柔性LED薄膜光電特性的影響。該項目的開展將有助於提升我國柔性GaN基複合薄膜的製備技術，並為這類薄膜的套用提供重要的理論和實驗數據。
結題摘要
與有機半導體材料相比，無機半導體材料（如：GaN）不僅具有更高的載流子遷移率和輻射複合率，而且還具有更為長期的穩定性和可靠性。因此，若能將GaN基LED薄膜轉移到柔性襯底上，勢必將促進其在可摺疊式顯示、太陽能電池和生物醫學器件等方面的套用。為了製備柔性的、具有分布布拉格反射鏡（DBR）結構的、大面積的GaN基發光二極體（LED）器件，我們對納米多孔GaN薄膜製備機制和剝離技術進行了深入系統的研究，並在此基礎上通過電化學刻蝕技術製備出2英寸、反射率最大可達99.5%的、且反射峰半高寬大於100nm（這是我們已知最大半高寬）的GaN/納米多孔GaN DBR薄膜；要想在DBR薄膜表面進行GaN基LED薄膜器件的再生長，在氨氣氣氛中對納米多孔GaN薄膜進行高溫退火，並研究退火機制是十分必要的。研究發現：（1）孔形狀由納米多孔向納米空腔轉變；（2）950℃退火不僅能提高DBR結構的反射率而且還可以實現DBR結構與藍寶石襯底的分離。在此基礎上，採用有機金屬氣相外延沉積（MOCVD）方法在DBR薄膜上異質外延生長GaN基LED器件，其生長步驟如下：在950℃下生長厚度為500nm的n-GaN薄膜後（為保護DBR結構不被破壞），按傳統工藝生長InGaN/GaN基藍光LED器件。與未刻蝕GaN薄膜上再生長的LED器件相比，具有DBR結構的LED具有應力鬆弛、光致發光強度平均增強6倍、光致發光壽命增加3倍、結晶質量明顯提高、和表面方均根粗糙度降低等優良特性。若將具有DBR結構的GaN基LED薄膜轉移至柔性襯底上，其被彎曲2000次以後仍能保持其優良的光學特性。此外，我們還全面系統地研究柔性、GaN/納米空腔周期性結構和多量子阱結構等參數對柔性LED薄膜光電特性的影響。該項目的開展將有助於提升我國柔性GaN基複合薄膜的製備技術，並為這類薄膜的套用提供重要的理論和實驗數據。
