GaN納米棒陣列的微納加工及光學(xué)性能研究.pdf

1、基于三族氮化物（如GaN）的LED（Light emitting diode）因其環(huán)保、節(jié)能、體積小和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在照明和顯示等領(lǐng)域中。近年來(lái)，LED的外延技術(shù)和芯片制作工藝已日趨成熟并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。相比傳統(tǒng)二維LED，一種新型三維LED由于其特殊的三維結(jié)構(gòu)在削弱極化效應(yīng)和提高光抽取效率方面顯現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。本文制備了GaN和InGaN/GaN納米棒陣列并對(duì)其形貌和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要研究工作如下：
　?。?）利用激

2、光干涉光刻和感應(yīng)耦合等離子體（ICP）刻蝕技術(shù)制備了形貌規(guī)則、分布均勻的GaN納米錐陣列。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、室溫和變溫光致發(fā)光譜（PL）對(duì)樣品進(jìn)行表征，研究了RF功率對(duì)GaN納米錐的形貌和光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，RF功率由60 W增加到120 W，GaN納米錐的側(cè)壁傾角由63°增大到80°，高度和發(fā)光峰強(qiáng)度均在RF功率為80 W達(dá)到最大。隨后，對(duì)RF功率為80 W的樣品進(jìn)行KOH濕法腐蝕處理，GaN納米錐

3、表面變得粗糙，發(fā)光峰強(qiáng)度較腐蝕前提高了60％，通過(guò)變溫PL測(cè)試結(jié)果計(jì)算出內(nèi)量子效率較腐蝕前僅提高了6%，因此推斷出發(fā)光峰強(qiáng)度提高的原因?yàn)楣獬槿⌒屎?或吸收效率的增加。
　?。?）利用激光干涉光刻和 ICP刻蝕技術(shù)制備了呈周期排列的InGaN/GaN納米棒陣列。通過(guò)SEM、PL和拉曼光譜對(duì)樣品的形貌、光學(xué)性能和應(yīng)力進(jìn)行表征，研究了RF功率對(duì)InGaN/GaN納米棒陣列形貌和光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，RF功率由60 W增加到120

4、W，InGaN/GaN納米棒陣列的側(cè)壁傾角由71°增大到90°，高度和發(fā)光峰強(qiáng)度分別在RF功率為100 W和80 W時(shí)達(dá)到最大，且RF功率為80 W的樣品的發(fā)光峰強(qiáng)度為二維InGaN/GaN結(jié)構(gòu)的13倍。通過(guò)拉曼測(cè)試結(jié)果計(jì)算出二維InGaN/GaN結(jié)構(gòu)和 InGaN/GaN納米棒（RF=80 W）的應(yīng)變分別為-0.84%和-0.5%，InGaN/GaN納米棒相對(duì)于二維InGaN/GaN結(jié)構(gòu)釋放了部分應(yīng)力，削弱了InGaN/GaN多量子阱