一种镶嵌式TiO2纳米棒簇周期阵列提高LED发光效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种镶嵌式TiO2纳米棒簇图形阵列提高LED发光效率的方法，包括以下步骤：(1)制备LED外延片；(2)在外延片的p型GaN层上制作光刻胶和SiO2双层周期孔图形模板；(3)刻蚀p型GaN周期孔；(4)制作周期排布的镶嵌式TiO2种子层；(5)用酸热法在p型GaN上生长镶嵌式TiO2纳米棒簇图形阵列；(6)蒸镀ITO；(7)制作具有p电极和n电极完整结构的同面电极LED管芯。本发明专利技术将TiO2纳米棒簇镶嵌入p型GaN层来提高TiO2纳米棒簇在LED上的牢固性，通过TiO2纳米棒簇图形阵列的光散射作用增加光的提取，利用TiO2纳米棒簇之间的ITO网络结构来保持高的扩展电流，显著提高LED的发光效率，同时也保持良好的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种镶嵌式TiO2纳米棒簇周期阵列提高LED发光效率的方法
本专利技术涉及一种利用镶嵌入p-GaN同时嵌入于ITO和p-GaN层之间的二氧化钛(TiO2)纳米棒簇周期阵列提高发光二极管(LED)发光效率的方法，属于光电子

技术介绍
随着光电子工艺技术的发展，半导体照明LED的发光效率年年刷新纪录。GaN基LED发光范围覆盖蓝紫光区域，GaN基蓝光LED是新一代“绿色环保”白光照明光源的核心。但是GaN基LED的实际发光效率与其理论最大效率还有很大差距，提高LED发光效率的研究是当前的研究热点。LED发光效率由LED内量子效率(ηint)和光提取效率(ηextr)决定(可参考文献M.K.Kwon,J.Y.Kim,K.S.II.KyuPark,G.Y.Kim,S.J.Jung,J.W.Park,Kim,Y.C.Kim,Appl.Phys.Lett.92(2008)251110)。提高LED发光效率的途径一般有两种，一种是提高LED的内量子效率，这与外延片的质量和结构有关；第二种途径是提高光的提取效率。发光二极管内量子效率比较高，蓝光LED的内量子效率达到70％以上，进一步提升幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镶嵌式TiO2纳米棒簇周期阵列提高LED发光效率的方法，其特征是，将TiO2纳米棒簇周期性镶嵌入p型GaN，TiO2纳米棒簇和GaN结合力大幅提升，将TiO2纳米棒簇周期性地镶嵌在ITO电流扩展层和p型GaN层之间来提高LED发光效率，通过TiO2纳米棒图形阵列的光散射作用增加光的提取，同时利用TiO2纳米棒阵列图形之间且生长在p型GaN层上的ITO网络结构来兼顾高的扩展电流，在显著提高LED的发光效率同时也保持良好的电学性能，具体包括以下步骤：(1)采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)在衬底(平面蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底)上依次外延生长u型GaN缓冲层、n型...

【技术特征摘要】
1.一种镶嵌式TiO2纳米棒簇周期阵列提高LED发光效率的方法，其特征是，将TiO2纳米棒簇周期性镶嵌入p型GaN，TiO2纳米棒簇和GaN结合力大幅提升，将TiO2纳米棒簇周期性地镶嵌在ITO电流扩展层和p型GaN层之间来提高LED发光效率，通过TiO2纳米棒图形阵列的光散射作用增加光的提取，同时利用TiO2纳米棒阵列图形之间且生长在p型GaN层上的ITO网络结构来兼顾高的扩展电流，在显著提高LED的发光效率同时也保持良好的电学性能，具体包括以下步骤：(1)采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)在衬底(平面蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底)上依次外延生长u型GaN缓冲层、n型GaN层、多量子阱有源区和p型GaN层，形成完整的LED外延结构，得到外延片；(2)制备光刻胶和SiO2双层周期孔图形模板：在外延片的p型GaN上利用等离子体气相沉积法蒸镀一层SiO2，通过光刻工艺在SiO2层上制作光刻胶周期孔图形模板，以光刻胶为模板用HF溶液腐蚀SiO2层，制备SiO2周期孔图形，得到光刻胶和SiO2双层周期孔图形模板；(3)刻蚀p型GaN周期孔：以光刻胶和SiO2双层周期孔图形为模板通过等离子体刻蚀(ICP)设备干法刻蚀p型GaN，得到20-200nm深的p型GaN周期孔。(4)制作周期排布的镶嵌式TiO2种子层：光刻胶和SiO2为模板和保护层，在外延片表面蒸镀一层5nm-250nm厚的钛，钛附着在光刻胶表面和p型GaN周期孔中，再通过剥离光刻胶，整个外延片仅p型GaN周期孔中附着钛，然后在400℃-600℃下煅烧1小时-5小时，使钛转变成为TiO2，得到周期排布p型GaN孔中的TiO2种子层，由于TiO2种子层在p型GaN孔中是镶嵌式分布，TiO2在p型GaN上粘附性得到很大提高，TiO2不易剥落；或者在在外延片表面直接磁控溅射一层10nm-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹正茂，代新博，杜芳林，王凯，李桂村，于立岩，王莉，石良，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37