《基於納米壓印技術類多孔陽級氧化鋁納米結構LED的研究》是依託華中科技大學，由徐智謀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於納米壓印技術類多孔陽級氧化鋁納米結構LED的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐智謀
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
研究自主創新的大功率納米結構發光二極體(LED)晶片技術，對解決國外專利封鎖具有積極意義。實現納米結構LED器件的最大挑戰是如何低成本製備。我們基於納米壓印技術和陽極氧化鋁(AAO)納米結構，提出實現類AAO納米孔、納米柱和納米圓台等結構LED新方案。採用Rsoft軟體和時域有限差分等方法，建立數學模型研究類AAO納米結構參數對LED器件性能的影響規律，探索類AAO非嚴格周期結構提升LED量子效率理論機制，解決類AAO納米結構參數的最佳化設計問題；研究多層掩膜納米壓印技術，實現非平整表面大面積類AAO納米結構的製備；研究以類AAO納米孔和納米柱結構矽模板為原始模板，納米圖形化藍寶石襯底(NPSS)LED和p-GaN層表面光子晶體(PC)LED壓印製備關鍵技術；研究NPSS襯底表面橫向外延生長工藝及測試評價，最終製備出內外量子效率同時得以提升的NPSS-PC-LED器件。
結題摘要
研究自主創新的大功率納米結構發光二極體(LED)晶片技術，對解決國外專利封鎖具有積極意義。實現納米結構LED器件的最大挑戰是如何低成本製備。我們基於納米壓印技術和陽極氧化鋁(AAO)納米結構，提出實現類AAO納米孔、納米柱和納米圓台等結構LED新方案。系統研究了：（1）類AAO納米結構初始模板的製備及其轉移工藝。獲得了一定範圍內尺寸可調的大小孔徑AAO模板，並將類AAO納米結構成功轉移到矽襯底上，得到了類AAO納米結構孔狀與柱狀陣列，工藝簡單、成本低、易於複製。針對表面微米級粗糙度的AAO原始模板，進一步製備了納米級粗糙度的類AAO納米結構矽襯底作為原始模板。首次提出三層掩模(three-mask-layer, TML)NIL技術來實現非平整表面大面積均勻的高深寬比納米結構的製備；（2）對類AAO納米結構LED器件的各項參數進行理論仿真及其最佳化，並對最佳化後的類AAO納米結構LED器件的光效等性能參數進行預測和評估，在加快科研進度的同時減少了科研成本，為後述類AAO納米結構LED器件的製備提供了理論指導。研究表明，採用了納米結構的圓柱、圓孔、圓台柱、圓錐、曲面錐圖形襯底後，LED的光提取效率分別提高了29.7%、27.5%、51.1%、47.1%、41%。其中納米結構的圓台柱圖形襯底LED的光提取效率最高；（3）採用新方案，製備了類AAO納米結構LED晶片。同時研究了類AAO納米結構NPSS襯底及其外延橫向生長技術，獲得了高晶體質量、低位錯密度的GaN外延層。研究中製備了兩種類型的類AAO納米結構即納米孔結構和納米柱結構LED襯底，孔深100 nm和150 nm的LED器件與常規LED器件相比，其PL強度增加率分別為約35%和45%。其正向電壓的平均方差均低於0.1%，因而沒有額外的接觸電阻被引入，所製備的p-GaN多孔LED器件的I-V性能並沒有改變，相關的光效提高並非建立在更高的電注入功率之上。當20 mA電流注入下時，孔深100 nm和150 nm的LED器件與常規LED器件相比，其EL強度增加率分別為7.8%和11.4%。在本基金項目的支持下， 2014.1～2018.12 期間發表論文 19篇，申報和授權發明專利6項。
