基于表面等离激元共振的制造技术

本发明专利技术提供了一种基于表面等离激元共振的

【技术实现步骤摘要】
基于表面等离激元共振的LED光电器件


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体地，涉及一种基于表面等离激元共振以缩短荧光发光寿命的
LED
光电器件
。

技术介绍

[0002]随着
LED
产业的不断发展，
LED
产品的性价比优势日趋凸显
。
现有白光
LED
光电器件包含有蓝光
LED
芯片
、
涂覆在
LED
芯片表面掺杂的
YAG
晶体之上的荧光粉
(
或量子点
)
以及封装层
。
发光过程为：蓝光
LED
芯片发光，激发荧光粉
(
或量子点
)
将蓝光转换为黄光，黄光再与透过的蓝光共同显示形成白光
。
白光
LED
还可以使用其它荧光粉，例如
Ce
：
YAG
荧光粉和掺锰荧光粉可以将蓝光转换为红光和绿光
(
黄光
)。
[0003]但是，现有的等离子体金属纳米颗粒是通过化学方法大量合成，随机分布在溶液中，通过旋涂的方式沉积在基底上
。
这种方式虽然可以快速形成等离子体结构，但是其稳定性差，而且其结构不可重复
。
[0004]经过检索发现：
[0005]公开号为
CN208000936U
的中国技术专利/>《
一种基于表面等离激元增强的
LED
光电器件
》
，具体公开了：可共存的包覆型纳米金属颗粒，对于整个含有量子点和包覆型金属纳米颗粒的光转换层，实现了光转换层中的量子点和包覆型金属纳米颗粒之间的
LSPR
增强效应，当
LED
芯片为表面具有金属纳米结构的
LED
芯片
(
即其表面含有金属纳米结构
)
时，还可以实现双重
LSPR
增强效应
(
底面与体中
)
，显著提高了复合材料的光转换效率
。
但是，该
LED
光电器件仍然存在稳定性差，且结构不可重复的问题
。
[0006]综上所述，如何构筑可重复生产的稳定周期性结构，使其更好与
LED
器件相结合，以实现更强荧光增强效应，进而提升
LED
发光性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题
。
目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料
。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，通过表面等离激元共振缩短荧光发光寿命
。
[0008]本专利技术提供的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，包括：
LED
芯片
、
光电转换层和基底，所述
LED
芯片设置于所述基底上，所述光电转换层位于所述
LED
芯片的表面，所述光电转换层包括荧光粉和规则金属纳米颗粒，所述规则金属纳米颗粒在所述光电转换层的表面空间周期阵列分布，形成在水平方向上阵列分布的周期性金属纳米结构，所述荧光粉填充在所述周期性金属纳米结构中，形成表面等离激元共振
。
[0009]可选地，所述周期性金属纳米结构的最小阵列单元呈长方形
、
多边形或蜂窝状结构
。
[0010]可选地，所述周期性金属纳米结构的最小阵列单元的相邻两个金属颗粒之间的中心间距的尺寸为
100
～
3000nm。
[0011]可选地，所述规则金属纳米颗粒的直径为
20
～
600nm。
[0012]可选地，所述规则金属纳米颗粒的高度为
0.5
～
600nm。
[0013]可选地，所述规则金属纳米颗粒的形状采用纳米柱
、
纳米锥
、
纳米半球
、
长方体纳米结构
、
多边体纳米结构和
U
型纳米结构中的任意一种
。
[0014]可选地，所述规则金属纳米颗粒包括：金
、
铟
、
铜
、
铁
、
钴
、
镍
、
锌
、
铝
、
钛
、
钒
、
铬
、
锰
、
铂和铅中的的任意一种或任意多种的组合
。
[0015]可选地，所述荧光粉采用
CdZnSeS/ZnSeS
胶体量子点材质
。
[0016]可选地，所述
LED
芯片采用
GaN
基蓝光芯片
。
[0017]可选地，所述基底采用
GaN
基底
。
[0018]可选地，该基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，还包括表面封装层，所述表面封装层设置于所述
LED
芯片
、
光电转换层和基底的外部
。
[0019]可选地，该基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，基于所述周期性金属纳米结构的阵列分布，所述规则金属纳米颗粒表面具有自由表面电子，所述
LED
芯片发射光，当所述发射光的光波振动频率与电子振动频率相同时，所述规则金属纳米颗粒周围形成局域表面等离子体共振，所述荧光粉位于所述规则金属纳米颗粒表面的近场中时，所述金属等离子体共振的存在使得所述荧光粉附近产生更强的电场，通过所述荧光粉和所述规则金属纳米颗粒之间的能量和电荷转移，改变辐射衰减速率，并产生新的非辐射衰减通道，最终表现为荧光发光寿命缩短
。
[0020]由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
[0021]本专利技术提供的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，基于表面等离激元共振，实现了大幅减小荧光寿命，提升器件的响应速率，进而提升了器件频率带宽，使得器件可以应用在一些特定的场景
。
[0022]本专利技术提供的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，其中表面等离激元共振结构为一种可重复基于规则周期结构的具备电磁场耦合共振的表面等离激元共振结构，缩短了荧光寿命
。
[0023]本专利技术提供的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，通过荧光分子和金属纳米材料之间的能量和电荷转移来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，包括：
LED
芯片
、
光电转换层和基底，所述
LED
芯片设置于所述基底上，所述光电转换层位于所述
LED
芯片的表面，其特征在于，所述光电转换层包括荧光粉和规则金属纳米颗粒，所述规则金属纳米颗粒在所述光电转换层的表面空间周期阵列分布，形成在水平方向上阵列分布的周期性金属纳米结构，所述荧光粉填充在所述周期性金属纳米结构中，形成表面等离激元共振
。2.
根据权利要求1所述的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，其特征在于，所述周期性金属纳米结构的最小阵列单元呈长方形
、
多边形或蜂窝状结构
。3.
根据权利要求1所述的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，其特征在于，所述周期性金属纳米结构的最小阵列单元的相邻两个金属颗粒之间的中心间距的尺寸为
100
～
3000nm。4.
根据权利要求1所述的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，其特征在于，所述规则金属纳米颗粒的直径为
20
～
600nm
；和
/
或所述规则金属纳米颗粒的高度为
0.5
～
600nm。5.
根据权利要求1所述的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，其特征在于，所述规则金属纳米颗粒的形状采用纳米柱
、
纳米锥
、
纳米半球
、
长方体纳米结构
、
多边体纳米结构和
U
型纳米结构中的任意一种
。6.
根据权利要求1所述的基于表面等离激元共振的
LED
光电器件，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董红星，李欣，李京周，牟南历，张龙，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：