本发明专利技术涉及微纳米组合结构物、微纳米组合结构的制备方法及由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法，上述微纳米组合结构的制备方法包括以下步骤：在基板上形成微结构的步骤；在形成有上述微结构的基板上蒸镀金属薄膜的步骤；对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤；以及将上述金属粒子作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以便在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤，从而具有不仅制备工序简单、能够将由空气与半导体物质之间的折射率之差引起的光的反射量最小化，还能够容易适用于光学器件领域的效果。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微纳米组合结构物、微纳米组合结构的制备方法及由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法，更详细地，涉及在基板上形成微结构之后利用金属薄膜蒸镀、热处理、整面刻蚀(blanket etching)在微结构上形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形或抛物线形的无反射纳米结构，从而将由空气和半导体物质之间的折射率之差引起的菲涅尔(Fresnel)反射和全反射最小化的微纳米组合结构物、微纳米组合结构的制备方法及由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法。
技术介绍
一般来讲，例如在太阳能电池、光检测器、发光二极管、透明玻璃(Glass)等光学器件中，需要解决的重要问题是如何减少折射率不同的两种介质之间的光的反射量。这种光的反射是降低光学器件的效率的主要原因，越是将光的反射最小化，将能够得到越高的效率。为了减少光的反射普遍使用的方法大致可分为两种。第一种方法是通过形成微大小的结构物来减少产生全反射的概率，相应的有表面纹理(Texturing)、微透镜(micro lens)、微格子图案等。图1是用于说明现有技术的一实施例的向形成有微图案的结构物入射的光的反射和透射的示意图，虽然具有光通过形成有微图案Ia的结构物I向外部射出的概率高的优点(实线)，但具有无法克服由介质与空气之间的折射率之差引起的菲涅尔(Fresnel)反射的缺点(虚线)。第二种方法是为了从根源上减少由折射率之差引起的损失而通过比波长短的大小的格子或非周期性结构渐渐改变两种介质之间的有效折射率。这种结构因与蛾的眼睛形状相似，而称作“蛾眼(Moth eye) ”结构。图2是用于说明现有技术的再一实施例的向形成有纳米图案2a的结构物2入射的光的反射和透射的示意图，由于在介质与空气之间的界面几乎不发生菲涅尔反射，因而当入射角垂直时能够得到几乎接近0%的反射率，却具有无法消除入射角变大时发生的全反射的缺点。如上所述，利用以往的微结构的情况下，虽然能够减少全反射，却难以减少菲涅尔反射，而利用光波长以下的纳米结构的情况下，虽然能够减小菲涅尔反射，却具有无法减少全反射的缺点。
技术实现思路
技术问题 本专利技术是为了解决如上所述的问题而提出的，本专利技术的目的在于，提供在基板上形成微结构之后利用金属薄膜蒸镀、热处理、整面刻蚀在微结构上形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形或抛物线形的无反射纳米结构，从而将由空气和半导体物质之间的折射率之差引起的菲涅尔(Fresnel)反射和全反射最小化的微纳米组合结构物、微纳米组合结构的制备方法及由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法。解决问题的手段为了达成上述的目的，本专利技术的第一方案提供一种微纳米组合结构物，其特征在于，在基板上形成微结构，具体而言，在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构。在这里优选地，对在形成有上述微结构的基板上蒸镀的金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子，并将上述金属粒子作为掩模(mask)对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以此形成上述无反射纳米结构。优选地，对在形成有上述微结构的基板上依次蒸镀的缓冲层及金属薄膜进行热处理来变形为金属粒子，将上述金属粒子作为掩模进行整面刻蚀以使上述缓冲层成为纳米结构缓冲层，并将上述纳米结构缓冲层作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，能够以此形成上述无反射纳米结构。本专利技术的第二方案提供一种微纳米组合结构的制备方法，包括以下步骤在基板上形成微结构的步骤；在形成有上述微结构的基板上蒸镀金属薄膜的步骤；对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤；以及将上述金属粒子作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以便在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤。本专利技术的第三方案提供一种微纳米组合结构的制备方法，包括以下步骤在基板上形成微结构的步骤；在形成有上述微结构的基板上依次蒸镀缓冲层及金属薄膜的步骤；对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤；将上述金属粒子作为掩模进行整面刻蚀以使上述缓冲层成为纳米结构缓冲层的步骤；以及将上述纳米结构缓冲层作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以便在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤。在这里，上述微结构优选为包括表面纹理(Texturing)、微透镜、微格子图案等，上述表面纹理是指使用湿式刻蚀方法或干式刻蚀方法在表面形成无规则(Random)的粗糙度。上述微透镜是指形成几微至几十微大小的透镜形状，通常的制作方式是对图案化的光刻胶进行热处理形成透镜形状之后对基板进行图案转印，除此之外还可包括铝的选择性氧化方式等各种方式。上述微格子图案可通过将几微至几十微大小的光刻胶图案作为掩模来刻蚀基板的方式形成。优选地，上述缓冲层可由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)形成。优选地，可利用银、金、镍中的某一种金属来蒸镀上述金属薄膜，或者考虑上述金属薄膜与上述基板之间的表面张力而选择经过上述热处理后能够变形为具有光波长以下的周期的金属粒子的金属来蒸镀上述金属薄膜。优选地,能够以5nm IOOnm的厚度蒸镀上述金属薄膜,或者选择使上述金属薄膜在经过上述热处理后能够变形为具有光波长以下的周期的金属粒子的厚度蒸镀上述金属薄膜。优选地，可在200°C 900°C的范围进行上述热处理，或者选择使上述金属薄经过上述热处理后能够变形为具有光波长以下的周期的金属粒子的温度进行热处理。优选地，可利用等离子体干式刻蚀法来形成上述无反射纳米结构。优选地，进行上述等离子体干式刻蚀法时，可调节气体量、压力、驱动电压中的至少一种条件来调节无反射纳米结构的高度及梯度，从而获得所需的纵横比(aspectratio)。本专利技术的第四方案提供一种由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法，包括以下步骤依次层压η型掺杂层、活性层以及P型掺杂层之后，在上述P型掺杂层的除P型上部电极位置之外的发光部的上表面形成微结构的步骤；在上述P型掺杂层的上表面层压P型上部电极，并在上述η型掺杂层的下表面层压η型下部电极的步骤；在上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的上表面蒸镀金属薄膜的步骤；对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤；以及将上述金属粒子作为掩模对上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的整面进行刻蚀，以便在上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤。本专利技术的第五方案提供一种由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法，包括以下步骤依次层压η型掺杂层、活性层以及P型掺杂层之后，在上述P型掺杂层的发光部的上表面形成微结构的步骤；在上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的上表面蒸镀金属薄膜的步骤；对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤；将上述金属粒子作为掩模对上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的整面进行刻蚀，以便在上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤；以及在包括上述无反射纳米结构的P型掺杂层的整面层压透明电极之后，在上述透明电极的除发光部之外的上表面层压接触垫，并在上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.30 KR 10-2010-00740981.一种微纳米组合结构物，其特征在于， 在基板上形成微结构； 在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构。2.根据权利要求1所述的微纳米组合结构物，其特征在于，对在形成有上述微结构的基板上蒸镀的金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子，并将上述金属粒子作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以此形成上述无反射纳米结构。3.根据权利要求1所述的微纳米组合结构物，其特征在于，对在形成有上述微结构的基板上依次蒸镀的缓冲层及金属薄膜进行热处理来变形为金属粒子，将上述金属粒子作为掩模进行整面刻蚀以使上述缓冲层成为纳米结构缓冲层，并将上述纳米结构缓冲层作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以此形成上述无反射纳米结构。4.一种微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 在基板上形成微结构的步骤； 在形成有上述微结构的基板上蒸镀金属薄膜的步骤； 对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤；以及 将上述金属粒子作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以便在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤。5.一种微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 在基板上形成微结构的步骤； 在形成有上述微结构的基板上依次蒸镀缓冲层及金属薄膜的步骤； 对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒子的步骤； 将上述金属粒子作为掩模进行整面刻蚀以使上述缓冲层成为纳米结构缓冲层的步骤；以及 将上述纳米结构缓冲层作为掩模对形成有上述微结构的基板的整面进行刻蚀，以便在形成有上述微结构的基板的上表面形成具有光波长以下的周期且末端尖锐的楔形的无反射纳米结构的步骤。6.根据权利要求5所述的微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，上述缓冲层由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)形成。7.根据权利要求4或5所述的微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，利用银、金、镍中的某一种金属来蒸镀上述金属薄膜，或者考虑到上述金属薄膜与上述基板之间的表面张力而选择经过上述热处理后能够变形为具有光波长以下的周期的金属粒子的金属来蒸镀上述金属薄膜。8.根据权利要求4或5所述的微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，以5nm IOOnm的厚度蒸镀上述金属薄膜，或者选择使上述金属薄膜在经过上述热处理后能够变形为具有光波长以下的周期的金属粒子的厚度蒸镀上述金属薄膜。9.根据权利要求4或5所述的微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，在200°C 9000C的范围进行上述热处理,或者选择使上述金属薄经过上述热处理后能够变形为具有光波长以下的周期的金属粒子的温度进行热处理。10.根据权利要求4或5所述的微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，利用等离子体干式刻蚀法来形成上述无反射纳米结构。11.根据权利要求10所述的微纳米组合结构的制备方法，其特征在于，进行上述等离子体干式刻蚀法时，调节气体量、压力及驱动电压中的至少一种条件来调节无反射纳米结构的高度及梯度，从而获得所需的纵横比。12.—种由微纳米组合结构集成的光学器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 依次层压η型掺杂层、活性层以及P型掺杂层之后，在上述P型掺杂层的除P型上部电极位置之外的发光部的上表面形成微结构的步骤； 在上述P型掺杂层的上表面层压P型上部电极，并在上述η型掺杂层的下表面层压η型下部电极的步骤； 在上述P型掺杂层的形成有微结构的发光部的上表面蒸镀金属薄膜的步骤； 对上述金属薄膜进行热处理使其变形为金属粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋泳旻，李用卓，
申请(专利权)人：光州科学技术院，
类型：
国别省市：
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